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7/23/2019 Ergonomia - Empilhadeiras I.doc
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO
SUL
ESCOLA DE ENGENHARIA
MESTRADO PROFISSIONAL EM ENGENHARIA
AUTOMOTIVA
Análise Ergonômic! Pne" Elás#ico $In%á&el em Em'il()eirs Mo#ri*es
Ale$n)re +, [email protected]
Cl")i Cris#in Tre&i*n Sl)n([email protected]
Cl")io An)r- S Tre&i*n
."lin(o Al/er#o +ene)e##[email protected]
Hori*on#in 0 RS
Fe&ereiro1 2334
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RESUMO:
A movimentação de materiais realizada com uma empilhadeira é uma
atividade de risco cada vez mais elevado em função do ritmo de trabalho. Aolongo de um ano de trabalho, a maioria dos operadores destes equipamentos
apresenta algum tipo de estresse, contribuindo para a ocorrência de acidentes.
As condições ergonômicas s quais os operadores estão submetidos e!ercem
forte influência sobre esta situação e portanto devem ser alvo de estudos. "
presente trabalho tem como ob#etivo comparar a amplitude das vibrações
transmitidas aos operadores de empilhadeiras motrizes equipadas com pneus
convencionais $pneum%ticos& e com pneus el%sticos operando sob as mesmascondições de modo a avaliar o grau de conforto proporcionado ao operador em
ambas as situações.
" método e!perimental adotado consiste em medir, através de um
analisador de vibrações, a vibração transmitida ao assento do operador na
direção longitudinal dos pés cabeça durante o deslocamento da empilhadeira
em uma tra#et'ria previamente definida.
(alavras)chave* ergonomia, conforto, vibração, an%lise, assento ,operador,frequência, pneu.
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1 - INTRODUÇÃO
"s pneus para aplicações industriais se desenvolveram
consideravelmente nos +ltimos anos e a gama de pneus disponveis é muito
e!tensa. A escolha entre um pneu convencional $ pneum%tico & e um s'lido se
d% principalmente pelas condições de operação, incluindo as condições
ergonômicas do operador e a e!posição potencial para o dano da carga.
As tendências de mercado indicam o crescimento do pneu el%stico em
substituição aos pneum%ticos. -stima)se que /0 das empilhadeiras novas
utilizadas no e!terior são equipadas com pneus el%sticos. 1o 2rasil, no
entanto, os el%sticos representam apenas 3/ a 450 do mercado, contra 650
dos pneum%ticos. 7ma das principais barreiras para a utilização deste tipo depneu é o aspecto cultural. "s operadores de empilhadeiras brasileiros alegam
que o pneu el%stico machuca a coluna e d% dores nas costas, devido a sua
rigidez.
" ob#etivo deste trabalho é comparar a amplitude das vibrações
transmitidas aos operadores de empilhadeiras motrizes equipadas com pneus
convencionais $pneum%ticos& e com pneus el%sticos operando sob as mesmas
condições, de modo a avaliar o grau de conforto proporcionado em ambas assituações.
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2 - EMBASAMENTO TEÓRICO
4.3 8 -9-:;"< =A >:2?A@" 1" B"?(" C7DA1"
As vibrações são transmitidas ao ser humano, em qualquer meio $%gua,terra, ar&, através das partes do corpo que estão em contato com a fonte,
gerando uma grande variedade de fenômenos de transmissão através do
corpo. -las agem sobre diversos receptores mecEnicos do corpo e provocam
diferentes conseqFências.
-!istem basicamente três tipos de e!posição humana vibração*
$i& >ibrações transmitidas simultaneamente toda superfcie do
corpo ou partes substanciais deleG
$ii& >ibrações transmitidas ao corpo como um todo, através da
superfcie de sustentação, como os pés de um homem em pé, as
n%degas de um homem sentado ou a %rea de apoio de um
homem reclinado.
$iii& >ibrações dirigidas a partes especficas do corpo, como a cabeça
ou membrosG
"s fatores que determinam a resposta humana s vibrações são
comple!os e os dados quantitativos desta resposta quase ine!istentes. A
norma :<"4HI3J6 é utilizada como guia quanto aos limites permissveis de
e!posição do homem vibração. -stes limites foram estabelecidos visando a
preservação do conforto, sa+de e segurança do operador e sua eficiência no
trabalho. <ão denominados Klimites de redução do confortoL, Klimite m%!imo de
e!posiçãoL e Kfadiga limite de redução de proficiênciaL, respectivamente.
A escolha do limite para avaliação depende do tipo de tarefa e!ecutada
e da situação de trabalho que se quer avaliar. "s limites de vibração de
preservação de eficiência no trabalho são os menos rgidos. Mogo a seguir, vêm
os limites m%!imo de e!posição quanto sa+de e segurança, sendo que, os
mais rigorosos, portanto os que aceitam os menores nveis de vibração, são os
limites para o critério de preservação do conforto.
A tabela 3 mostra os limites de vibração para preservação do conforto
conforme norma :<"4HI3.
Limites para Preservação do Conforto Reações esperadas
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N 5,I3/ mJs4 1ão desconfort%vel5,I3/ a 5,HI mJs4 (ouco desconfort%vel
5,/ a 3,5 mJs4 Doderadamente desconfort%vel5,6 a 3,H mJs4 =esconfort%vel3,4/ a 3,/ mJs4 Duito desconfort%vel
O 4 mJs4 -!tremamente desconfort%vel
;abela 3 8 ?eações de conforto associadas a amplitude da vibração 8 9onte* :<"4HI3
"s limites de e!posição recomendados são definidos nas direções
longitudinal !, P e z. As direções do sistema coordenado para vibrações
mecEnicas que influenciam os seres humanos são mostrados na fig. 3.
9ig. 3 8<istema de coordenadas de referência para efeitos de vibração no homem
" corpo humano não vibra como uma massa uniforme, com uma
freqFência natural, e!istindo freqFências naturais em diferentes partes do
corpo. " corpo inteiro é mais sensvel na fai!a de Q a 6Cz, especialmente a /
Cz $ ressonEncia na direção vertical, ei!o z &. 1a direção horizontal e lateral, as
ressonEncias ocorrem com freqFências de 3 a 4 Cz.
4.4 8 (1-7< :1=7<;?:A:<
Atualmente, e!iste disponvel uma grande variedade de pneus para
aplicações industriais. A principal diferença entre um e outro est% na maneirade construção que pode ser dividida em quatro categorias* pneum%ticos
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$convencionais&, s'lidos el%sticos $superel%sticos&G s'lidosG pneum%ticos com
enchimento em poliuretano.
"s pneus do tipo pneum%ticos são pro#etados com a finalidade de
manter uma almofada de ar entre a empilhadeira e o piso. -les oferecem uma
boa estabilidade e proteção contra furos.
A fig. 4 mostra de forma esquem%tica a seção de um pneu pneum%tico.
9igura 4 8 ?epresentação -squem%tica da seção do pneu do tipo pneum%tico
A fig. I mostra de forma esquem%tica a seção de um pneu el%stico.
9igura I 8 ?epresentação -squem%tica da seção do pneu do tipo el%stico.
$A& 2anda de rodagem.
$2& Bamada de 2orracha super )
el%stica.
$B& ;alão reforçado com lonas de nPlon.
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3 - PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
I.3 8 DR;"=" -S(-?:D-1;AM
" método e!perimental adotado consiste em medir, através de um
analisador de vibrações, a vibração transmitida ao assento do operador na
direção longitudinal dos pés cabeça durante o deslocamento da empilhadeira
em uma tra#et'ria previamente definida.
A fim de padronizar as condições de operação, possibilitando a
comparação entre os valores obtidos, alguns cuidados são necess%rios e devem
ser considerados, tais como*
$i& =efinição prévia da tra#et'ria de modo levando em conta as
caractersticas do pisoG
$ii& >elocidade de deslocamentoG
$iii& Balibragem do pneu convencional conforme especificações do
fabricanteG
$iv& (osicionamento do sensorG
$v& Danutenção da posição durante o tra#etoG
I.4 8 B A?AB;-?T<;:BA< =A -D(:MCA=-:?A
(ara realização das medições foi utilizada uma empilhadeira motriz da
marca CPster, modelo // A da série Bhallenger. -sta m%quina é equipada com
motor UD Q.3/3. " sistema de transmissão é mecEnico, de quatro velocidades
frente e quatro ré com embreagem em banho de 'leo. A direção, totalmente
hidr%ulica, é nas rodas traseiras. " sistema de freios é instalado nas rodas de
tração e acionado hidraulicamente mediante cilindro mestre de simples est%gio.
"s sistemas hidr%ulicos de elevação são alimentados por uma +nica bomba
hidr%ulica com divisor de flu!o integral, que regula o flu!o do sistema de direção.
I.I 8 B A?AB;-?T<;:BA< ="< (1-7<
As tabelas I e Q mostram as caractersticas dos pneus utilizados na
medição*
Dedidas Monas (ressão Bapac .;ração Bapac. direção Boef.-lasticidade
H/5 ! 35 34 335Mbs 35/ Vg55 ! 3/ 34 335Mbs I55Vg
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;abela I 8 Baractersticas do pneu pneum%tico
Dedidas Monas (ressão Bapac .;ração Bapac. =ireção Boef.-lasticidade
H/5 ! 35 W 335Mbs W 365Vg55 ! 3/ W 335Mbs IH55Vg W
;abela Q 8 Baractersticas do pneu el%stico
I.I ) D-=:@" =A >:2?A@"
(ara medição das vibrações, utilizou)se o analisador e medidor do tipo
1V355, fabricado por ;-V1:VA" :nd. e Bom. Mtda . " equipamento possui um
acelerômetro com amplificador interno, chamado de 1V45. A alimentação ou
sinal de vibração é de ±/> em =B. " 1V 45 é de aço ino! A<;D I3H possui uma
rosca D)6 para fi!ação da base magnética ou haste. <ua resposta em freqFência
é linear na fai!a de /.5 a 35.555Cz com ressonEncia em 45.555Cz. (ara medir a
vibração em mJs4 foi utilizada a medida em ?D<J:<"
A aquisição dos dados foi realizada via computador. A fig. H mostra a
representação do esquema geral de medição.
9igura Q 8 -squema Ueral de Dedição
(ara medição da amplitude global da vibração, conecta)se o sensor de
vibração 1V45 em umas das sadas, através de um cabo espiral. " sensor deve
ser colocado em contato fsico com a superfcie da m%quina, na posição e no
sentido em que dese#a)se medir a vibração. 1o caso em estudo, o sensor foi
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posicionado na direção X, em contato com o banco da empilhadeira, como mostra
a fig. /
9igura / 8 (osicionamento do sensor durante as medições
" con#unto sensor, base e superfcie da m%quina deve estar bem
acomodado, pois em alguns casos a vibração pode provocar ressonEncia no
con#unto, o que induzir% vibrações no sensor, e consequentemente, medidas de
vibrações maiores do que a real.
1o processo de medição foi escolhido uma pista de rolamento revestida
com asfalto de médio atrito, plano e uniforme com e!tensão de / metros.
"s resultados mostrados neste trabalho foram obtidos ap's três repetições
para cada amostra conforme mostrado nos gr%ficos em ane!o ) item Q.
"s valores limites para oscilações verticais para manutenção da
capacidade de desempenho para e!posições de 4/ minuto a 3H horas, conforme
:<"Y356Z.
9igura H ;empo de e!posição do operador a vibração
mJs4 35
/
4 4/min
3 3h
5,/ Qh
5,4 6h5,3 3Hh
5,/ 3 4 Q 6 45 /5 Cz
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4 – RESULTADOS OBTIDOS
PNEU ELÁSTICO COM CARGA
Grá!"# $% %&'(!)*$+ $% %"+(+r%,#
5
5,5/
5,3
5,3/
5,4
5,4/
5,I
5 Q .
[ Q
3 Q 3
3 6 6
4 I Q
4 6 3
I 4 6
I . H
Q 4 I
.r+/*01"!% 2345
A " + ( + r % , - #
PNEU ELÁSTICO SEM CARGA
Grá!"# $% %&'(!)*$+ $% %"+(+r%,#
5
5,4
5,Q
5,H
5,6
3
3,4
5 4 /
/ 3
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3 5 4
3 4 .
3 / 4
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4 4 [
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I I 5
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I 6 4
Q 5 .
Q I I
.r+/*+1"!% 2345
A " + ( + r % , - # & 6 7 8 2 5
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PNEU IN.LÁ9EL COM CARGA
Grá!"# $% %&'(!)*$+ $% %"+(+r%,#
5
5,3
5,4
5,I
5,Q
5,/
5,H
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H 3
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[ 3
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PNEU IN.LÁ9EL SEM CARGA
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- CONCLUS;ES:
A diferença entre o pneu el%stico e pneum%tico est% no valor do V,
constante de rigidez entre a capacidade de carga do pneu e sua deformação.
Bom este resultado numérico confirmou)se na pr%tica as relações do pneu
el%stico com carga e sem carga. "s gr%ficos acima mostram esta tendência, os
valores, principalmente do pico da vibração são menores quando utilizado o pneu
com carga. -stes picos medidos são provavelmente das falhas$os salavancos& na
pista de rolamento.
(or outro lado, o pneu infl%vel sem carga se caracterizou levemente melhor em relação ao mesmo pneu com carga, conforme os gr%ficos acima. ;ambém, o
pneu infl%vel é percebido pelo operador uma sensação de absorver mais as
vibrações durante deslocamento com carga.
"s resultados obtidos nas condições da pista, desconsiderando os picos,
estão dentro da especificação do fabricante que é de 5,46/mJs4 amplitude de
vibração para o modelo analisado.
-ste tipo de an%lise comparativa dei!a evidente a melhor condição parauso do pneu el%stico nas condições analisadas, tanto com carga como sem carga.
"utros fatores contribuem para uso deste pneu* maior segurança, calibração
constante, não é muito agredido por agentes cortantes, tem vida longa e maior
estabilidade em tr%fego.
A vibração analisada na demonstração gr%fica deve ser melhor analisada,
principalmente, quando a empilhadeira rola sobre superfcies irregulares. -stas
superfcies pela qual a empilhadeira rola, geralmente tem ondulações na pista
provocadas pela deformação ou por não ter uma base consistente ou ainda por
e!cesso de peso do con#unto empilhadeira. ;ambém, pode ser por falhas em
emendas no final desta superfcie.
A norma :<" 4HI3 conforme tabela 3, estabelece os padrões para pro#eto
em pista lisa sem irregularidade $emendas, ondulações, crateras&. "s picos nos
gr%ficos são devido a estes defeitos, que o operador de empilhadeira não pode
controlar, a não ser que desloque)se em velocidade e!tremamente bai!a.
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(ara prevenir esta vibração é aconselh%vel, combater a fonte das
vibrações, outra , sempre que for possvel trafegar com a empilhadeira com carga.
\uanto maior o peso, maior é a massa, menor é a vibração.
9azer manutenção regular, principalmente em partes e con#untos que
afrou!am e provocam desbalanceamento. ?eduzir a transmissão da vibração,
com isolação, co!ins para apoio do motor e principalmente na plataforma do
operador. -m ultimo caso, proteger a pessoa, assentos sempre devem estar em
bom estado. R prefervel o uso de assentos com apoio e evitar tempos grandes
de e!posição a vibração..
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Danual do "perador, -mpilhadeira CPster.
9undamentos, Dedição de >ibrações, >ibrações no Borpo Cumano. ;amagna
Alberto, (ostila de >ibrações, Destrado -ngenharia Automotiva, 79?U<,4555.