11

VibraçõesVibraçõesFernando Gonçalves AmaralFernando Gonçalves Amaral

VibraçãoVibração

O que é ?O que é ?

•• Corpo está em vibração se ele está Corpo está em vibração se ele está animado de um movimento oscilatório animado de um movimento oscilatório em torno de uma posição de em torno de uma posição de referência ou de equilíbrio. referência ou de equilíbrio.

Exemplos: Exemplos: pêndulo de um relógiopêndulo de um relógiomassa suspensa por molamassa suspensa por mola

22

Nosso interesse: Nosso interesse: as vibrações mecânicasas vibrações mecânicas

complexas em “corpos sólidos”complexas em “corpos sólidos”

Caracterização das vibrações:Caracterização das vibrações:•• pode ser expressa pelas grandezas:pode ser expressa pelas grandezas:

–– deslocamento (m)deslocamento (m)

fADπ2 2=

33

–– Velocidade (msVelocidade (ms--11))

–– Aceleração eficaz (RMS) Aceleração eficaz (RMS) (ms(ms--22 ou dB) ou dB) -- mais simples de mais simples de

ser medidaser medida

fAVπ2

=

2maxAARMS =

Nível de aceleração (RMS)Nível de aceleração (RMS)

(em dB)(em dB)

–– onde: onde: •• AArefref (nível de referência) = 10(nível de referência) = 10--66 msms--22

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

AALref

log20

44

(ms2) DB1 120

10 140

0,1 100

2 126

Ressonância ( FRessonância ( F0 0 ))

•• Um sistema está em ressonância quando, Um sistema está em ressonância quando, submetido à uma oscilação forçada, adquire submetido à uma oscilação forçada, adquire ele próprio uma oscilação mais importante.ele próprio uma oscilação mais importante.

55

Meio do trabalhoMeio do trabalho

As vibrações podem afetar:As vibrações podem afetar:•• o conforto, a segurança e a saúdeo conforto, a segurança e a saúde

Em função:Em função:•• do modo de transmissãodo modo de transmissão

–– corpo inteiro ou parte do corpocorpo inteiro ou parte do corpo

•• das características das vibraçõesdas características das vibrações–– direção, freqüência, amplitude de direção, freqüência, amplitude de

aceleração, tempo de exposiçãoaceleração, tempo de exposição

66

Meio do trabalhoMeio do trabalhoVibrações “corpoVibrações “corpo--total” total” (0,5 a 80 Hz)(0,5 a 80 Hz)

•• transmitidas inteiramente ao corpo do transmitidas inteiramente ao corpo do trabalhadortrabalhador–– veículos pesados: tratores, veículos pesados: tratores,

retroescavadeirasretroescavadeiras, ..., ...

Vibrações “Vibrações “manubraquiaismanubraquiais” ” (5 a 1000 Hz)(5 a 1000 Hz)

•• mais localizadas: mão e braço em mais localizadas: mão e braço em contato com máquinas manuais contato com máquinas manuais vibrantes vibrantes

77

Vibrações corpoVibrações corpo--totaltotalReceptores sensoriais das vibraçõesReceptores sensoriais das vibraçõesVários tipos de receptores asseguram a percepçãoVários tipos de receptores asseguram a percepção(ouvido humano (ouvido humano -- único receptor dos sons)único receptor dos sons)

mecanoreceptores cutâneos e outros situados mecanoreceptores cutâneos e outros situados principalmente nos músculos e nos tendões; principalmente nos músculos e nos tendões;

receptores situados noreceptores situados no ouvido internoouvido interno

receptores visuais. receptores visuais.

Sensações induzidas Sensações induzidas Função das características físicas do estímuloFunção das características físicas do estímulo

direção da aplicação:direção da aplicação:os eixos de aplicação foram normalizados no os eixos de aplicação foram normalizados no

plano internacional (Norma ISO 2631) e são plano internacional (Norma ISO 2631) e são respectivamente eixo Z (vertical), eixo Y respectivamente eixo Z (vertical), eixo Y (transversal) e eixo X (sagital)(transversal) e eixo X (sagital)

88

Sensações induzidas Sensações induzidas amplitude:amplitude:

o limite de percepção no eixo Z é da ordem de o limite de percepção no eixo Z é da ordem de 0,01 m.s0,01 m.s--22 (1 a 10 Hz)(1 a 10 Hz)

o limite da dor é apenas superior a 10 m.so limite da dor é apenas superior a 10 m.s--22, , ou seja, o intervalo entre os dois limites é da ou seja, o intervalo entre os dois limites é da

ordem de 40 dB, o que corresponde à terça ordem de 40 dB, o que corresponde à terça parte do intervalo existente em acústica parte do intervalo existente em acústica entre o limite inferior (0 dB) e o limite da dor entre o limite inferior (0 dB) e o limite da dor (130 dB).(130 dB).

Sensações induzidas Sensações induzidas freqüência:freqüência:

Para um sujeito sentado, submetido a uma Para um sujeito sentado, submetido a uma vibração no eixo Z de aceleração constante vibração no eixo Z de aceleração constante e igual a 1 m.se igual a 1 m.s--22 e na qual aumentae na qual aumenta--se se progressivamente a freqüência:progressivamente a freqüência:

de 0,3 a 0,5 Hz: aparecimento de de 0,3 a 0,5 Hz: aparecimento de náuseas se a vibração é aplicada de náuseas se a vibração é aplicada de maneira contínua durante alguns maneira contínua durante alguns minutos. "Mal dos Transportes" ou do minutos. "Mal dos Transportes" ou do "Mal do mar" (giro do ouvido interno)."Mal do mar" (giro do ouvido interno).

99

de 1 a 2 Hz : as sensações de náuseas de 1 a 2 Hz : as sensações de náuseas desaparecem progressivamente. Uma desaparecem progressivamente. Uma sensação de relaxamento pode sensação de relaxamento pode substituisubstitui--laslas (efeito soporífico como o (efeito soporífico como o de ninar um bebê).de ninar um bebê).

de 3 a 4 Hz: aparecimento de uma de 3 a 4 Hz: aparecimento de uma sensação vibratória no abdômen, no sensação vibratória no abdômen, no peito e nos ombros.peito e nos ombros.

de 4 a 8 Hz: a sensação tornade 4 a 8 Hz: a sensação torna--se se francamente desagradável; isto francamente desagradável; isto explicaexplica--se por esta faixa corresponder se por esta faixa corresponder à freqüência de ressonância média do à freqüência de ressonância média do corpo inteiro .corpo inteiro .

de 9 a 10 Hz e além: a sensação tornade 9 a 10 Hz e além: a sensação torna--se menos intensa, mas notase menos intensa, mas nota--se um se um tremor nos tecidos do olho e do tremor nos tecidos do olho e do pescoço, levando o indivíduo a ter pescoço, levando o indivíduo a ter dificuldades com a visão (diminuição dificuldades com a visão (diminuição da acuidade visual).da acuidade visual).

1010

de 13 a 20 Hz: possibilidade de dores de 13 a 20 Hz: possibilidade de dores de cabeça e de problemas de locução.de cabeça e de problemas de locução.

Ação central:Ação central: fadiga associada a uma fadiga associada a uma exposição prolongada às vibrações. exposição prolongada às vibrações. Fadiga geral e prolongamento do tempo Fadiga geral e prolongamento do tempo de reação, conseqüências normais de de reação, conseqüências normais de uma longa viagem em um veículo. uma longa viagem em um veículo. Todavia, sem estabelecimento de nexoTodavia, sem estabelecimento de nexo--causal exclusivo devido à exposição causal exclusivo devido à exposição prolongada do corpo inteiro às vibrações prolongada do corpo inteiro às vibrações de baixa freqüência. de baixa freqüência.

Riscos Riscos O risco para um condutor de veículos é função :O risco para um condutor de veículos é função :

do tipo de veículo e das propriedades de do tipo de veículo e das propriedades de atenuação do sistema de suspensão. atenuação do sistema de suspensão. da transmissibilidade do assento. Deve ter uma da transmissibilidade do assento. Deve ter uma freqüência de ressonância mais baixa possível freqüência de ressonância mais baixa possível (inferior a 4 Hz), para atenuar as vibrações (inferior a 4 Hz), para atenuar as vibrações verticais (no eixo Z) transmitidas pelo veículo verticais (no eixo Z) transmitidas pelo veículo na faixa de freqüências de 4 a 8 Hz onde se na faixa de freqüências de 4 a 8 Hz onde se encontra a freqüência de ressonância do encontra a freqüência de ressonância do tronco no ser humano.tronco no ser humano.

1111

da velocidade do veículo.da velocidade do veículo.

da qualidade do pavimento.da qualidade do pavimento.

da postura do condutor: uma leve inclinação da postura do condutor: uma leve inclinação das costas para trás (105° a 110° com das costas para trás (105° a 110° com relação ao plano horizontal) e a utilização de relação ao plano horizontal) e a utilização de um suporte lombar contribui para uma um suporte lombar contribui para uma diminuição da carga na coluna.diminuição da carga na coluna.

1212

ISO 2631 - Corpo Total

1313

Valores limites 8 horas/dia

Eixo Z Eixos X e YCritério ISO 2631

ms-2 dB ms-2 dB

Saúde 0,63 116 0,44 113

Fadiga normal 0,32 110 0,22 107

Conforto 0,1 100 0,07 97

Valor ± central

Bases desconhecidas: Saúde * 2 Conforto / 3Bases desconhecidas: Saúde * 2 Conforto / 3

1414

Instrumentação VibraçãoInstrumentação Vibração

1515

1616

1717

1818

1919

Vibrações Vibrações manubraquiaismanubraquiais

2020

2121

Características biomecânicas Características biomecânicas do sistemado sistema manubraquialmanubraquial

Mão e braço seguem o mesmo Mão e braço seguem o mesmo modelo do corpo humano: modelo do corpo humano:

sistema massasistema massa--molamola--amortecedoramortecedor

2222

Y

Z

X

Eixos ortogonais ISO 5349Eixos ortogonais ISO 5349

2323

Filtro de ponderação Filtro de ponderação frequencial frequencial ISO 5349ISO 5349

Freqüência (Hz)

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 8 16 31,5 63 125 250 500 1000

Aten

uaçã

o (d

B)

2424

Espectro Espectro frequencial frequencial ISOISO 53495349

0 200 400 600 800 10000,01

0,1

1

10

ooooooo

ooooooooo

ooo

o

oooooooooooooo

oo

oooooooooooooo

ooooooooooooo

ooooooooooooooooooooo

oooooooooo

ooooooo

oooooo

ooooooooooooooo

oooooooooooooooooo

ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

Freqüência (Hz)

Acele

raçã

o (m

s- ² )

: LINEAR o: PONDERADO

2525

Exposição às vibrações Exposição às vibrações manubraquiaismanubraquiais::•• baixa freqüência (f < 50 Hz)baixa freqüência (f < 50 Hz)

–– perfuradora de rochedoperfuradora de rochedo–– britadeirabritadeira

•• alta freqüência (f > 50 Hz)alta freqüência (f > 50 Hz)–– polidorapolidora–– lixadeiralixadeira

Classificação das máquinas Classificação das máquinas vibrantesvibrantes

2626

As vibrações As vibrações manubraquiais manubraquiais e e as repercussões sobre a saúdeas repercussões sobre a saúdeHandHand--arm Vibration Syndrome arm Vibration Syndrome (HAVS)(HAVS)

––denominação cobrindo as patologias denominação cobrindo as patologias de origem:de origem:

osteoarticularesosteoarticulares, vasculares e , vasculares e neurológicasneurológicas

•• primeiro estágioprimeiro estágio: sensações : sensações desagradáveis, desconforto e dordesagradáveis, desconforto e dor

•• segundo estágiosegundo estágio: espasmos vasculares : espasmos vasculares excessivos nos dedos, problemas excessivos nos dedos, problemas neurosensoriaisneurosensoriais

ProblemasProblemas osteoarticularesosteoarticulares–– quistos ósseosquistos ósseos–– artroseartrose (nos cotovelos)(nos cotovelos)–– Doença de Doença de KöhlerKöhler ((microfraturas microfraturas do do

escafóideescafóide))–– Doença de Doença de Kienböck Kienböck (necrose do (necrose do

semilunar)semilunar)ControvérsiaControvérsia: : forças x posturas desfavoráveisforças x posturas desfavoráveis

Doenças ocupacionaisDoenças ocupacionais reconhecidas: reconhecidas: Bélgica, França, Itália e AlemanhaBélgica, França, Itália e Alemanha

2727

Problemas vascularesProblemas vascularesSíndromeSíndrome dede RaynaudRaynaud (induzida pelas (induzida pelas vibrações) vibrações) -- VWF VWF

Setor de atividade Sujeitos

N

Inchações

dos dedos %

VWF

%

Canteiros navais 169 43,2 31,3

Fundições 67 19,4 20,9

Talhadores de pedras 76 40,8 35,5

Mecânicos 79 44,7 26,3

Lenhadores 66 40,9 28,8

2828

Escala de Estocolmo Escala de Estocolmo (componente vascular(componente vascularEstado Grau Descrição

0 - Sem ataques1 Leve ataques ocasionais afetando somente a extremidade de um

ou mais dedos2 Moderado ataques ocasionais afetando as 2a e 3a falanges de um ou

mais dedos3 Severo ataques freqüentes afectando todas as falanges da maior

parte dos dedos4 Muito

Severoidem ao estado 3, com problemas tróficos cutâneos das

extremidades digitais

Exemplo: 2 L (3)

Estado mão n° de dedos

Lesões neurológicasLesões neurológicasA curto prazoA curto prazo

–– anestesia vibratóriaanestesia vibratória

–– perda de sensibilidade (receptores perda de sensibilidade (receptores sensoriaissensoriais))

–– formigamentos e inchação nas mãosformigamentos e inchação nas mãos

2929

A longo prazo

comprometimento da:

discriminação manual

destreza manual

força manual

3030

Escala de Estocolmo Escala de Estocolmo (componente (componente neurosensorialneurosensorial

Estágio Sintomas

0 Exposto às vibrações mas sem sintomas.

1 Inchações intermitentes com ou sem sintomas de formigamentos.

2 Inchações intermitentes ou persistentes e redução da percepção sensorial.

3 Inchações intermitentes ou persistentes e redução da discriminação tátil e/ouda dextreza manual.

Exemplo: 3 R (2)

Estado mão n° de dedos

Sujeitos sãosSujeitos sãos

quais alterações ?

evolução temporal destas alterações

quantificação das alterações

comparação diferença entre eixos X, Y e Z

exposição monoaxial x triaxial (diferente ?)

diferenças interindividuais (existem?)

Questões de pesquisa

3131

Sujeitos expostosSujeitos expostos

quantificação das alterações

diferenças interindividuais

Comparação

sujeitos sãos x expostos

Seleção dos sujeitos sãos(sem exposição profissional)

Questionário (anamnese)vida pregressa (patologias, diabete, hipertensão), co-fatores de risco (máquinas vibrantes, frio, solventes), características psicossociais (álcool, tabaco, instr. musical)

Exame clínico (sem neuropatias)características gerais (peso, idade, …)exame clínico (UCL)exame da sensibilidade primária (nocicepção, tátil, vibrações e térmica)

Materiais e métodos

3232

Seleção dos sujeitos expostos

questionário (anamnese)

exame clínico (neuropatias)classificados segundo a escala de Estocolmo

análises de postos de trabalho com

doses (atuais e pregressas),

Desenvolvimento de um modeloDescrição da perda de sensibilidade

Problemas existentes

falta de modelos adequados

modelos logarítmicos (descrição errônea),

modelos exponenciais (somente durante a recuperação)

3333

Modelo exponencial de 1a Ordem

Descrito durante a exposição por:

SPV (t) = SPV0 + TTS [1- exp (-t/τ)] (1)

e durante a recuperação por:

SPV (t) = SPVM - TTS [1- exp (-t/τ)] (2)

Modelo 1 constante + resíduoModelo 1 constante + resíduo

SPV i -1

SPV 0

SPV i

TTS∆t

exposiçãoi -1 i

resíduo (k.TTS)

SPV M

tempo

SPV(t)dB

recuperação

3434

Geração das vibrações

Testessensitivos

3535

Percepção às vibrações

Percepção à pressãoSemmesSemmes--WeinsteinWeinstein

3636

Percepção à temperatura

Velocidade de condução nervosaTempo de Tempo de latência latência sensitiva (TLS)sensitiva (TLS)

3737

Testesfuncionais

Destreza manualPurduePurdue PegboardPegboard

3838

Força máxima voluntária

1 - FORMIGAMENTOS

2 - INCHAÇÕES

0 3 6

NADA MUITO FORTE

Questionário subjetivo

3939

Controle da tsk

Tempo SPV SPP TLS1 SPT2 PPg FMV tsk Quest

Antes

1

2

3

1

2

3

1 1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

Exposição

fim fase 2'

fim fase 2'

fim fase 4'

fim fase 8'

fim fase 16'

4

5

6

7

8

4

5

6 2 4 4 4

4

5

6

7

8

2

3

4

Recuperação

4'

8'

16'

20'

9

10

11

12

7

8

9

10 5

5

6 5

9

10

11

12

5

6

7

8

Total de experienciasefetuadas

130 130 90 40 130 130 130 130

Protocolo utilizado

4040

Modelo 1 constante + resíduoModelo 1 constante + resíduo

-10 0 10 20 30 40 50 6090

100

110

120

130

140

EXPOSIÇÃO

Tempo (min)

SPV

(dB)

Modelização Valores Observados

RECUPERAÇÃO

Trabalho de campoSecteur Tâches Machines

UtiliséesAEP (ms-2)

(non pondérée)AEP W (ms-2)(pondérée)

Tôlerie Boulonneuse 32,2 6,5Automobile Finition Ponceuse

Meuleuse15 2,6

Siège devoitures

ferroviaires

Finition PonceuseMeuleuse

21,2 2,8

Wagons Préparation(meulage de

pièces)

Meuleuse 77,2 6,6

Palettes Réparation BoulonneuseCloueuseForeuse

FraiseuseVisseuse

Scie

21,2 5,1

Armement Canonnerie Polisseuse 25,8 10,6Carrières Tailleurs de

pierrePonceuseMeuleuse

43,4 4,7

Rocteurs(fond)

Rocteurs(surface)

Marteaupiqueur

47,9 9,9

4141

Material utilizado

4242