Kitabı oku: «Guía metodológica para la evaluación de vibraciones en mano-brazo», sayfa 2

MEDICIÓN DE LAS
VIBRACIONES
2.1 INTRODUCCIÓN

Cuando se miden las vibraciones, se está midiendo variables o parámetros físicas como: aceleración, velocidad, variación o desplazamiento. La aceleración es el parámetro más usado para evaluar las vibraciones y sus unidades son m/s². Cuanto mayor es la aceleración de una vibración, mayor efecto contrario a la salud tendrá.

De acuerdo con lo anterior, en la actualidad se cuenta con equipos que permiten evaluar la intensidad de las vibraciones transmitidas en mano-brazo cumpliendo con los parámetros establecidos en la norma ISO 5349 de 2002 en función de la aceleración y la frecuencia. Estas variables son comparadas con los límites permisibles de exposición con el fin de establecer estrategias de intervención según los resultados obtenidos.

Igualmente, la información de salida obtenida del equipo de medición registra los niveles de acción, además de determinar el tiempo al que deben estar expuestos los trabajadores según los valores obtenidos en las mediciones de campo.

2.2 INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA MEDIR VIBRACIONES

El instrumento que se utiliza para medir las vibraciones se conoce con el nombre de vibrómetro o monitor de vibraciones. Es un equipo que permite medir variables o parámetros relacionados con los niveles de vibración, tales como aceleración, velocidad, desplazamiento y frecuencia, datos que al introducirse en un proceso matemático y de programación compleja llevan a cabo un proceso de análisis, integración y comparación de las mediciones realizadas con respecto a los límites permisibles de exposición establecidos para el ser humano por normas internacionales.

Todos los equipos deben estar diseñados y construidos en conformidad con requisitos exigidos por la norma ISO 8041. “Respuesta Humana a las Vibraciones. Instrumentos de Medida”. Algunos de estos equipos se pueden observar a continuación:

Figura 4. Equipos de Medición de vibraciones

Fuente: INSHT (2014).

Los vibrómetros están conformados internamente por varias etapas que permiten medir y analizar las características de una vibración, esta secuencia puede observarse en la figura que se muestra a continuación.

Figura 5. Configuración de Equipos de Medición

Fuente: Elaboración propia.

2.2.1 Transductor o sensores

El transductor o sensor es un dispositivo que se utiliza para capturar y transformar la medición de una magnitud física o de una variable medida, que en este caso corresponde a una vibración, y convertirla en una señal electrónica (voltaje) que deberá ser una reproducción aproximada de las características de la magnitud o de la variable que fue medida.

Existe una gran variedad de sensores o transductores para medir las vibraciones, los más utilizados se pueden clasificar en tres tipos:

• Sensor de desplazamiento: este tipo de sensor permite medir las distancias que desplazan los puntos en vibración respecto a su posición natural sin tocar la fuente de vibración o sobre la fuente de vibración. Esto indica que, debido a la deformación aplicada al sensor con respecto a su posición inicial, mediante una vibración generada por un sistema o dispositivo mecánico, se obtienen variaciones que son medibles. Los sensores de desplazamiento son diseñados para maquinaria rotatoria, como compresores y turbinas de plantas de potencia.

En este grupo, se encuentran sensores tipo galgas extensiométricas, sensores o transductores capacitivos, sensores o transductor de proximidad, ver Figura 6.

Figura 6. Sensor de desplazamiento relativo con o sin contacto

Fuente: Shinkawasolutions (s.f.).

• Sensores de velocidad: el sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de vibración. Estos sensores funcionan según el principio de la electrodinámica según el cual: “La electrodinámica es la rama del electromagnetismo que trata de la evolución temporal en sistemas donde interactúan campos eléctricos y magnéticos con cargas en movimiento” (Orlando, s.f.), y son empleados para la determinación de la velocidad absoluta de vibración. Poseen algunas ventajas como: la impedancia de salida eléctrica relativamente baja, que lo hace en cierto modo insensible a la inducción del ruido; no necesitan energía del exterior, el propio sistema genera electricidad; la señal de salida es potente, fácil de usar y trabaja a alta temperatura. No es adecuado para medidas de baja frecuencia (va desde 10 Hz hasta 1000 Hz), es relativamente pesado, complejo y costoso, ver Figura 7.

Figura 7. Sensor de velocidad o velocímetro

Fuente: White (2010).

• Sensor de aceleración o acelerómetro: este tipo de sensor se emplea para medir vibraciones y oscilaciones para el desarrollo de productos a fin de obtener una mejor precisión de la caracterización de las vibraciones; este sensor proporciona los siguientes parámetros de medición: aceleración de la vibración, velocidad de vibración y variación de vibración.

Con el fin de proteger la salud y la seguridad del trabajador, el acelerómetro de vibración utilizado para el cuerpo humano resulta ser efectivo, tiene la posibilidad de trabajar en diferentes rangos de frecuencia (desde frecuencias muy bajas hasta varias decenas de kilohertzios) y poder medir valores relevantes como: el valor efectivo real (RMS), el valor efectivo máximo (MTVV), el valor efectivo de intervalo, el valor de dosis de vibración (VDV), el valor total de vibraciones (aW), el valor pico, entre otros.

Existen diferentes tipos de sensores de aceleración o acelerómetros para la medición de la vibración: acelerómetros piezoresistivos, acelerómetros piezoeléctricos, acelerómetros efecto Hall, acelerómetros micromecánicos, entre otros. Los más utilizados hoy día para las mediciones de las vibraciones en mano-brazo son los acelerómetros piezoeléctricos. Respecto al sensor de velocidad y a otros sensores que se utilizan para medir vibraciones en mano-brazo, este sensor tiene como ventajas: su tamaño y compactibilidad, mayor rango para medir la frecuencia, no incorpora partes movibles, puede generar respuestas en velocidad y desplazamiento, buena tolerancia a la temperatura, bajo ruido de salida y excelente linealidad en todo su rango dinámico. Ver Figura 8.

Figura 8. Sensor de aceleración o acelerómetro

Fuente: White (2010).

Para la selección adecuada del sensor o transductor, en la norma 5349:2002. “Medición y evaluación de la exposición humana a las vibraciones transmitidas por la mano. Parte 2: Guía práctica para la medición en el lugar de trabajo” se manifiestan algunas consideraciones que se deben de tener en cuenta.

2.2.2 Acondicionamiento de la Señal

El acondicionamiento de la señal medida por el transductor o sensor consiste en realizar por medios electrónicos (circuito electrónico) las modificaciones, los ajustes y las compensaciones necesarias para cambiar la medida original tomada por el sensor y convertirla en una medida de tipo electrónico o digital. De este modo, si se realiza una medición de una vibración de tipo senoidal simple, compuesta por todas sus características, se va a transformar en una señal de tipo electrónico o digital con el objeto de ser procesada fácilmente por dispositivos electrónicos que tienen los algoritmos y la programación matemática para el análisis de la señal medida. Ver Figura 9.

Figura 9. Etapa de acondicionamiento de señal medida

Fuente: Elaboración propia.

2.2.3 Analizador de Frecuencias

Una vez acondicionada la señal, esta puede ser medida o analizada por el proceso de filtraje de frecuencias, es decir, a través de dispositivos o circuitos electrónicos integrados, diseñados bajo los parámetros de la norma ISO 8041. “Respuesta Humana a las Vibraciones. Instrumentos de Medida”, los cuales poseen un sistema de configuración limitante de bandas y filtros de frecuencia que permite la ponderación de las diferentes bandas de frecuencias y restringen el intervalo de frecuencias nominales desde 5,6 Hz a 1.400 Hz, y la selección de los tiempos de medida con el fin de conocer los componentes de una señal de banda ancha y determinar la aceleración equivalente a la que está expuesto el trabajador. Ver Figura 10.

Figura 10. Etapa de Filtraje de Frecuencias

Fuente: Elaboración propia.

2.2.4 Sistema de lectura

Los equipos de medición de vibraciones poseen un sistema de lectura basado en circuitos integrados electrónicos, que permiten visualizar los datos ya analizados de la señal que fue medida por el sensor en valores de unidades pertinentes de dicha medición. Ver Figura 11.

Figura 11. Etapa de lectura de la señal

Fuente: Elaboración propia.

En resumen, se puede afirmar que un equipo para medir vibraciones o vibrómetro está conformado por una serie de etapas, en su mayoría electrónicas (ver Figura 12), y con una alta tecnología acorde a las necesidades y requerimientos del cliente, que deben ser fabricados bajo las consideraciones, parámetros y requisitos exigidos por las normas internacionales, como la norma ISO 8041. “Respuesta Humana a las Vibraciones. Instrumentos de Medida”, y con sus respectivos certificados de calibración de fábrica.

Figura 12. Esquema general de los equipos de medición de vibraciones

Fuente: Elaboración propia.

VIBRACIONES EN
MANO-BRAZO
3.1 INTRODUCCIÓN

Los movimientos oscilatorios clasificados como vibraciones en mano-brazo son aquellos que se transmiten durante el proceso de trabajo a través de los miembros superiores de los trabajadores al manipular algún tipo de herramienta o máquina portátil, es decir, son el resultado del contacto de dedos o manos con algún elemento vibrante (una empuñadura de herramienta portátil, un objeto que se mantenga contra una superficie móvil, entre otras).

Este tipo de vibraciones se deben a la utilización de herramientas de mano a motor, empleadas en procesos de fabricación en distintas actividades comerciales, por ejemplo:

• Máquinas y equipos para la elaboración de productos: herramientas de percusión en trabajo con metales, amoladoras y otras herramientas rotativas, llaves de impacto.

• Explotación de canteras, minería y construcción: martillos perforadores de roca, martillos rompedores de piedra, martillos picadores, compactadores vibrantes.

• En la agricultura y trabajos forestales: sierras de cadena, sierras de cortar, descortezadoras, corta césped.

• Servicios públicos: martillos perforadores de asfalto y hormigón, amoladoras de mano, martillos neumáticos.

• Por sujetar con la(s) mano(s) materiales o piezas que están siendo procesados por máquinas: tales como piezas que se trabajan en esmeriladoras de pie, con taladros de mano, controles manuales vibrantes (palancas o volantes), durante la manipulación de piezas en mecanización y de elementos vibrantes, etc.

3.2 EXPOSICIÓN OCUPACIONAL A LAS VIBRACIONES EN MANO-BRAZO

La exposición a las vibraciones trasmitidas en mano-brazo y que se encuentren en una región de alta frecuencia pueden ser responsables de daños a las estructuras blandas de dedos y manos, mientras que las vibraciones de baja frecuencia y gran amplitud podrían estar relacionadas con lesiones de muñeca, codo y hombro.

La exposición regular a este tipo de vibraciones genera efectos adversos que se manifiestan normalmente en la zona de contacto con la fuente de vibración (contacto de los dedos o la mano con algún elemento vibrante). Esta serie de lesiones permanentes en las manos y antebrazos son conocidas y denominadas como Síndromes por Vibraciones en Extremidades Superiores (SVES) o síndrome de vibración mano-brazo (HAVS, por sus siglas en inglés). Según la Asociación Española de Normalización y Certificación (2002), “este término se emplea para referirse a los aspectos de la circulación periferia, desórdenes de tipo neurológico y músculo esqueléticos asociados con la exposición a las vibraciones transmitidas por la mano” (p. 17). Las lesiones pueden incluir los siguientes efectos en el ser humano:

3.2.1 Desórdenes Vasculares

Este tipo de lesión o enfermedad se manifiesta afectando principalmente el Sistema Circulatorio Sanguíneo de las personas expuestas a las vibraciones. Uno de los efectos más usuales, estudiados e investigados, es el Síndrome de Raynaud, de origen profesional o síndrome del dedo blanco inducido por vibraciones que tiene su origen en alteraciones vasculares.

Esta enfermedad se caracteriza por la disminución de la circulación sanguínea en los dedos de las manos y de los pies, produciendo dolor y cambios de coloración en dichas zonas. Esta disminución sanguínea se produce por una contracción de los vasos sanguíneos que disminuye la llegada de la sangre y, por lo tanto, la oxigenación de la piel, provocando el cambio de coloración. En ocasiones puede afectar a otras zonas como labios, nariz y orejas. Ver Figura 13.

Figura 13. Signos el Síndrome de Raynaud

Fuente: News Medical Life Sciencies (2019).

Es normal que una persona expuesta a niveles de frío intenso se le disminuya la circulación sanguínea en manos y pies, pero los estudios han demostrado también que esta disminución puede presentarse en personas que trabajan con herramientas, máquinas o equipos manuales que provocan vibración (como los martillos neumáticos).

Estudios epidemiológicos muestran que el Síndrome de Dedo Blanco está relacionado con el uso de herramientas de percusión utilizadas en el trabajo con metales, amoladoras y otras herramientas rotativas como martillos percusores y perforadoras utilizadas en excavaciones, maquinaria vibrante empleada en el trabajo forestal y otras herramientas y procesos motorizados.