A IMPORTÂNCIA DA AVALIAÇÃO DA VIBRAÇÃO NO CORPO HUMANO

REGAZZI, Rogério Dias 1; XIMENES, Gilmar Machado2

INMETRO, Rio de Janeiro, Brasil 3R Brasil Tecnologia Ambiental, Rio de Janeiro, Brasil

1 - INTRODUÇÃO

Vibração é movimento periódico, ou aleatório, de um elemento estrutural ou peça de uma máquina: movimento repetitivo a partir de uma posição de repouso.

Embora praticamente inevitável e algumas vezes até necessária, ela pode causar problemas de saúde para quem sofre seus efeitos. Estes problemas podem ir desde a sensação de enjôo, quando se viaja de navio ou avião, até a trepidação incômoda de britadeiras ar comprimido.

Os engenheiros sabem que a vibração pode danificar máquinas e estruturas, e por isto mesmo deve ser controlada e/ou isolada. Da mesma forma, o corpo humano também pode ser afetado – daí a necessidade de medir e estabelecer limites para a vibração, como agente de insalubridade no trabalho.

2 – NORMAS E LEIS

No Brasil a Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho e Emprego, NR-15 anexo 8, faz referência a necessidade de medição da exposição a vibrações no trabalhador e indica duas normas ISO:

ISO 2631 – Vibração transmitida para corpo inteiro (nova versão 1999)ISO 5349 – Vibrações localizadas ( mãos e braços )

A ACGIH faz referências a limites admissíveis para tempo de exposição a vibrações localizadas podendo ser utilizados como critério de avaliação já que a ISO 5349 é muito superficial, isto é, não há um limite estabelecido e sim umas probabilidades de ocorrência de determinadas lesões.

Segundo a NR-15 a exposição a vibrações acima dos limites de tolerância é considerada insalubre de grau médio, isto é, deve-se conceder ao empregado um adicional de 20% do salário mínimo aos seus proventos.

No passado a avaliações de vibração no corpo humano era pouco realizada visto que normalmente quanto se está num ambiente com vibrações elevadas o nível de pressão sonora (ruído) é bastante elevado. No entanto, a avaliação da

atividade por meio da áudio-dosimetria de ruído já caracterizava a atividade como insalubre, também de grau médio.

Com as recentes mudanças nas leis a necessidade de medição da vibração nos trabalhadores vem aumentando. Caso haja, por exemplo, um laudo com respaldo de médico do Trabalho ou Engenheiro de Segurança do Trabalho que evidencia a eficácia das medidas de controle coletivo ou individual (EPC ou EPI) para o ruído ocupacional, isto é, neutralizando a exposição, a atividade não é mais considerada insalubre para ruído; ficando a pergunta: - e a exposição à vibração.

Outro ponto importante é que na falta da medição de vibração não houve o acompanhamento dos trabalhadores que passaram a apresentar doenças sem saber das causas. Um bom exemplo são alguns operadores de empilhadeira que por apresentarem problemas de coluna são desviados das suas funções sem receber nenhum benefício ou indenização por não ficar claro o nexo causal com a atividade executada.

Por esses motivos recentemente o MPAS (Ministério da Previdência e Assistência Social) através do INSS e por meio das Instruções Normativas 99 e 100 de 2004, vem exigindo das empresas laudos ambientais das condições de trabalho (LTCAT) nas atividades onde pode ocorrer exposição a vibrações elevadas. A não existência dos documentos incorre numa multa de R$991,02 por laudo inexistente e denúncia da empresa ao Ministério Público.

Deve-se lembrar que o direito de ação trabalhista prescreve em dois anos após a dispensa ou demissão, passível somente o pleito dos últimos cinco anos. Alem disso indenizações devido a acidente de trabalho na área cível previdenciário, prescreve em 5 anos (lei 8213 de 1991 artigo 104) e, as reparações civis (contra o empregador) prescrevem em 3 anos (art 206 § 3º, V do novo código civil brasileiro).

O acidente de trabalho pode acarretar várias conseqüências jurídicas ao empregador, resultando, inclusive, na indenização ou, até mesmo, numa ação criminal. Doença ocupacional devido à exposição a agentes físicos, químicos ou biológicos são consideradas acidente de trabalho.

3 - CONSCIENTIZAÇÃO DA NECESSIDADE DE MEDIÇÃO

Na década de 80 o Departamento Executivo de Saúde e Segurança da Inglaterra (vinculado ao HSE) revelou que aproximadamente 19 mil trabalhadores de fundições e siderúrgicas eram regularmente expostos a níveis perigosos de vibração nos braços e mãos (HAV, Hand Arm Vibration). A matéria também mostrou que entre estes trabalhadores, cerca de 10 mil utilizavam ferramentas de alta vibração.

O HSE (Health & Safety Executive) é responsável por uma campanha denominada “Saúde Boa é Negócio Bom” (GHGB, Good Health is Good Business), cuja finalidade é conscientizar os empregadores sobre questões relacionadas à saúde e doenças ocupacionais. Até então, estas iniciativas tinham como objetivo reduzir os riscos de doenças como surdez, dermatites e asma, entre outras. Campanhas sobre a vibração nos braços e mãos tiveram início em 1998. Os principais temas obordados são:

Lesões que podem incapacitar os trabalhadores; Os riscos podem ser controlados; O baixo custo das ações para reduzir os riscos no trabalho.

Como exemplo da iniciativa da campanha é a exposição à vibração de atividades de acabamento ou preparação de peças mecânicas que podem ser reduzidas caso a simplificação do produto o torne compatível com a produção mecanizada ou o acabamento superficial necessário seja alcançado por meio químico ao invés de mecânico. Há diversos casos em fundições nas quais os processos de produção foram alterados ou automatizados, resultando em menores exposições à vibração e maior lucratividade. Como exemplos, é possível citar a instalação de uma máquina de cortar automática que diminuiu a necessidade de remover as rebarbas das peças e introduziu dispositivos que reduziram em 25% a exposição à vibração dos componentes.

Os riscos das vibrações localizadas em operadores de moto-serra também são muito grandes o que implicou em regulamentações severas na Inglaterra e nos EUA. Com relação a vibração transmitida no corpo inteiro as atividades mais freqüentes onde estas são encontradas são relacionadas a: motoristas de ônibus, caminhão, trator; operadores de empilhadeira, cortador de grama, marinheiros, entre outras.

O fato de braços e mãos estarem expostos a uma vibração intensa pode causar um problema denominado Síndrome da Vibração das Mãos e Braços (HAVS, Hand Arma Vibration Syndrome)[2]. Provavelmente, a doença mais freqüente é causada por uma anormalidade da circulação sangüínea denominada de branco de vibração (VWF, Vibration White Pinger), cujos sintomas são o empalidecimento da pessoa e períodos de intensas dores, além da necessidade de evitar atividades frias e úmidas. Outras lesões são caracterizadas por problemas nos nervos como dormência, formigamento e dificuldade para executar tarefas como apertar botões.

A vibração transmitida ao corpo interiro geralmente menos prejudiciais devido à atividade executada também causa lesões graves. O corpo humano reage às vibrações de maneiras diversas, a sensibilidade às vibrações longitudinais (ao longo do eixo z, da coluna vertebral) é diferente da sensibilidade transversal (eixos x ou y, ao longo dos braços ou através do tórax). Dentro de cada direção, a sensibilidade também varia com a freqüência (“resposta em freqüência do

corpo”), isto é, para uma determinada freqüência, a aceleração tolerável (em m/s2) é diferente da aceleração tolerável em outra freqüência. Os problemas mais comuns são náuseas e enrijecimento na coluna.

4 - DE ONDE VEM A VIBRAÇÃO?

Na prática, é muito difícil evitar a Vibração. Geralmente ela ocorre por causa dos efeitos dinâmicos de tolerâncias de fabricação, folgas, contatos, o atrito entre peças de uma máquina e, ainda, devido a forças desequilibradas de componentes rotativos e de movimentos alternados. É comum acontecer que vibrações insignificantes excitem as freqüências de outra peças da estrutura fazendo com que sejam ampliadas, transformando-se em vibrações e ruídos indesejados.

Entretanto, às vezes, a vibração mecânica realiza um trabalho útil. Por exemplo, podemos provocar a vibração intencionalmente em dispositivos alimentadores de componentes ou peças numa linha de produção, em compactadores de concreto, em banhos de limpeza ultra-sônicos, em britadores e bate-estacas. Máquinas vibratórias de ensaio são bastante usadas para transmitir um certo nível controlado de Vibração aos conjuntos e subconjuntos. É necessário examinar suas respostas físicas e funcionais, de modo a assegurar de sua resistência à vibração ambiental.

Uma exigência básica de todo trabalho vibratório, seja no projeto das máquinas que usam energia vibratória, seja obtendo e mantendo o bom funcionamento de aparelhos mecânicos, está na capacidade de se conseguir uma avaliação exata dessa vibração por meio da medição e análise.

Uma das pesquisas mais conhecidas sobre valores admissíveis para a vibração de máquinas em geral é o VDI2056, compilado pelo “VDI Vibration Expert Comittee of Germany”. A ISO também mostra como medir e calcular os valores admissíveis de vibração em termos do rigor da vibração. Estes valores permitidos são, como valores recomendados experimentais, variáveis de acordo com a condição de instalação das máquinas ou dispositivos. As vibrações indesejadas além de prejudicar o funcionamento das máquinas, quando transmitida ao ser humano pode causar enjôo, diminuição da capacidade de trabalho ou lesões graves.

5 - QUANTIFICANDO A VIBRAÇÃO

Consideramos a amplitude da onda do diapasão em vibração, como o deslocamento físico dos pontos do diapasão para os dois lados de sua posição de equilíbrio. Além do deslocamento, também se pode descrever o movimento

do braço do diapasão em termos de velocidade e aceleração. A forma e o período da Vibração permanecem inalterados, quer seja o deslocamento, a velocidade ou a aceleração que esteja sendo examinada. A principal diferença está na defasagem entre as curvas de amplitude x tempo.

Portanto, a amplitude de Vibração, que é a característica que descreve a severidade da vibração, pode ser quantificada de diversas maneiras:

O valor de pico-a-pico é muito útil porque indica a excursão máxima da onda, uma quantidade na qual, por exemplo, o deslocamento vibratório de uma peça da máquina atinge um ponto crítico quanto às considerações de máxima tensão ou de folga mecânica.

O valor de pico é especialmente útil para indicar o nível de curta duração dos choques, etc. Porém os valores de pico só indicam o nível máximo que ocorreu, sem considerar a forma de onda.

O valor médio retificado, por outro lado, certamente leva em conta a forma da onda, mas é considerado de interesse prático limitado e não tem uma relação direta com qualquer quantidade física útil.

O valor eficaz (rms) é a medida mais importante de amplitude, porque leva em conta tanto a cronologia da onda, como também considera o valor de amplitude que está diretamente ligado à energia contida na onda, e, por conseguinte, indica o poder destrutivo da vibração. O valor rms o requerido pelas normas de avaliação da exposição a vibração do ser humano.

Quanto aos sinais senoidais, o deslocamento, a velocidade e as amplitudes de aceleração estão relacionados matematicamente entre si, em função da freqüência e do tempo.

Os parâmetros de vibração são universalmente mensuráveis em unidades métricas, de acordo com as normas ISO. A constante gravitacional “g” ainda é largamente usada para designar os níveis de aceleração, embora esteja fora do sistema ISO de unidades correntes. Felizmente, porém, um fator de quase 10 (9,81), inter-relaciona as duas unidades, de modo a simplificar a conversão mental com uma tolerância de 2%.Para medir a vibração no corpo humano necessitamos conhecer a direção de atuação: x, y e z, a freqüência e a intensidade do sinal de excitação. Usa-se o tempo de duração para o cálculo da dose e conseqüentemente o grau de exposição às vibrações indesejadas. As vibrações que se transmitem ao corpo humano podem ser classificadas em dois tipos, segundo região do corpo atingida:

a) Transmitidas ao corpo inteiro: são de baixa freqüência e grande amplitude, situam-se na faixa de 1 a 80 Hz, mais especificamente 1 a 20 Hz. Também

são enquadradas como vibração no corpo inteiro os casos de enjôo que compreendem as freqüências na faixa de 0,1 a 0,63 Hz. Tais vibrações são mais críticas em atividades relacionadas aos meios de transporte e são tratadas na norma ISO 2631.

b) Vibrações que atingem um segmento do corpo (localizadas): são as mais estudadas, situam-se na faixa de 6,3 a 1250 Hz. Ocorrem principalmente nos trabalhos de escavação, na construção de galerias, quebra de pedras e madeireiras. São relacionadas na norma ISO 5349.

A proposta desta norma é possibilitar a consistência e a compatibilidade dos resultados para a obtenção da reprodutividade das medições com o uso de diferentes equipamentos. Devem ser seguidos os requisitos das normas ISO 2631 e ISO 5349.

Os equipamentos de medição de vibração geralmente são combinações entre transdutores, amplificadores, e detetor-indicador de sinal com características metrológicas controladas. A calibração é realizada em conjunto e as tolerâncias são especificadas na norma ISO 8041. Os cabos, conectores e pré-amplificadores são considerados parte integral do sistema de medição. Deve-se definir para quais conjuntos de elementos a calibração é válida.

Os equipamentos para medição de vibração no corpo humano devem ser do tipo 1 ou do tipo 2, como recomendado pela norma ISO 8041. A diferença está apenas na tolerância permitida de 3,5% para o tipo 1, usados em casos específicos como ambientes bem definidos e controlados, e 6% para o tipo 2, usado em amplificações gerais.

6 - DICAS PARA INVESTIGAÇÃO DAS CAUSAS DO AUMENTO DE VIBRAÇÃO

Investigar as causas do aumento de vibração de determinados dispositivos é muito importante para que se aplique medidas de controle e manutenção preventiva para que as vibrações não continuem aumentando

As causas do aumento de vibração devem ser investigadas sistematicamente. Geralmente, a investigação deve ser feita de acordo com o seguinte procedimento:

a) Classifique as causas como mecânicas e elétricas.Desligar a fonte de energia, e verificar como a vibração varia. Se a vibração é atribuível a causas elétricas, ela desaparecerá.b) Verifique se a vibração é causada pela máquina acionada.Desconecte a carga e observe o dispositivo operando isoladamente.c) Meça a variação da freqüência de vibração, sua amplitude e fase.d) Verifique se a amplitude varia com o tempo.

e) Verifique a alteração da amplitude quando a velocidade de rotação varia, para julgar se a vibração causada é ou não resultado da ressonância.

f) Verifique a vibração em referência a variações do lubrificante, da temperatura interna do motor, da temperatura do mancal, etc. e também verifique o comportamento do eixo.

g) Organize os dados para analisar as causas da vibração.

Autores: 1M.Sc em Metrologia e Qualidade Industrial, Eng. Mecânico e de Segurança do Trabalho, Rogério Dias Regazzi, Diretor de Produção da Gavea Sensor e da 3R Brasil, RJ, Prof. Horista da PUC-Rio e UEPA, regazzi@mec.puc-rio.br.

2Engenharia de Operação na modalidade de Fabricação Mecânica, Engenharia Mecânica Plena e Mestrado Profissional em Sistema de Gestão.Gilmar Machado Ximenes, lavib@inmetro.gov.br

AGRADECIMENTOS

A 3R Brasil Tecnologia ambiental e ao INMETRO.