Metodele de măsurare specificate în standardele ISO 5349-1 și ISO 5349-2 sunt caracterizate de o incertitudine semnificativă, care poate varia între ±20% și 40%. O soluție pentru a reduce această marjă de eroare o reprezintă utilizarea dispozitivelor zilnice de monitorizare a expunerii la vibrații (DVEM), asemănătoare cu dozimetrele de zgomot, fiind suficient de mici pentru a nu afecta activitatea de zi cu zi.

Dezvoltările recente în tehnologia accelerometrelor MEMS au permis miniaturizarea acestor aparate, asigurându-le totodată rezistență ridicată la șocuri, un consum redus de energie și o gamă largă de frecvențe măsurabile. Utilizarea acestei tehnologii MEMS aduce avantaje semnificative în ceea ce privește reducerea costurilor și dimensiunilor echipamentelor.

Conform recomandărilor ISO 5349-2, măsurarea forței de contact este esențială pentru a determina momentele când mâinile lucrătorului ating sau se îndepărtează de suprafața vibratoare. Noile senzori MEMS, extrem de compacți, fac posibilă integrarea unui senzor de forță în apropierea accelerometrului, facilitând astfel monitorizarea automată a duratei de contact și o evaluare precisă a timpului zilnic de expunere.

Boala degetelor albe

Expunerea frecventă la vibrații mecanice poate duce la apariția unei afecțiuni profesionale cunoscute sub denumirea de „sindromul vibrațiilor”, cea mai frecventă manifestare fiind boala degetelor albe. Această afecțiune este marcată de o scădere a fluxului sanguin la nivelul degetelor, ceea ce provoacă decolorarea acestora.

În prezent, tratamentele disponibile pentru această afecțiune se concentrează pe gestionarea simptomelor, întrucât nu există o vindecare completă. Din acest motiv, prevenirea devine o prioritate. Deși angajatorii au responsabilitatea de a proteja lucrătorii, ei întâmpină adesea provocări în aplicarea unor măsuri preventive eficiente din cauza limitărilor legate de personal și buget.

Mănușile anti-vibrații sunt utilizate pe scară largă, dar nu pot oferi o soluție sigură, deoarece eficiența lor nu poate fi măsurată cu precizie în condiții reale de muncă. Prin urmare, este vital să se găsească metode de prevenire mai eficiente.

Contoarele de vibrații umane și standardele ISO 8041:

Măsurarea expunerii umane la vibrații se realizează în prezent prin intermediul contoarelor de vibrații, adesea numite „dispozitive de dozare a vibrațiilor„, care sunt echipate cu senzori de accelerație. Standardul ISO 8041 joacă un rol central în alegerea contoarelor potrivite pentru monitorizarea vibrațiilor la care sunt expuși oamenii, specificând o serie de parametri esențiali, cum ar fi:

• Afișarea valorilor medii ponderate și limitate pe bandă de accelerație pe parcursul măsurătorilor.
• Monitorizarea timpului de măsurare.
• Posibilitatea de a introduce sensibilitatea senzorilor și de a evalua valorile de vârf.
• Utilizarea filtrelor de ponderare a frecvenței prevăzute în standard.
• Precizia măsurătorilor cu o eroare de liniaritate de sub 6% și controlul suprasarcinilor.

În majoritatea cazurilor, aceste contoare se bazează pe accelerometre piezoelectrice care transformă stresul mecanic asupra unui material piezoelectric într-o sarcină electrică proporțională cu accelerația detectată. Cu toate acestea, acești senzori sunt sensibili, costisitori și predispuși la erori în condiții de accelerație ridicată și frecvențe înalte, cum se întâmplă în cazul uneltelor de percuție care nu sunt amortizate.

Aceste probleme legate de deplasarea DC pot compromite acuratețea măsurătorilor, ceea ce poate duce la eliminarea lor, conform cerințelor ISO 5349-2. Datorită limitărilor senzorilor piezoelectrici, a apărut dificultatea de a dezvolta metode de măsurare eficiente și accesibile, în anumite cazuri fiind preferată utilizarea unor dispozitive mai simple, cum ar fi cronometrele, pentru măsurători mai ușoare și mai ieftine. Aceste obstacole subliniază necesitatea inovării continue în tehnologia de măsurare a vibrațiilor.

Microsisteme electro-mecanice (MEMS):

Accelerometrele MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) au devenit recent o soluție populară, oferind o alternativă viabilă la senzorii piezoelectrici tradiționali. Aceste sisteme sunt utilizate pe scară largă în industrii precum cea auto, IT și audiovizual, și funcționează printr-o masă mobilă între plăci conductive, unde capacitatea electrică se modifică sub influența vibrațiilor.

Principalele avantaje ale MEMS includ costuri reduse, consum energetic scăzut, dimensiuni compacte și o rezistență sporită la șocuri. În plus, aceste dispozitive sunt compatibile din punct de vedere electromagnetic și nu sunt afectate de variațiile DC, ceea ce le face mai fiabile și mai eficiente decât accelerometrele piezoelectrice pentru măsurarea vibrațiilor la nivelul mâinii și brațului.

Dimensiunile lor mici le permit să fie integrate cu ușurință în echipamentele de protecție individuală, cum ar fi mănușile anti-vibrații, fără a afecta confortul sau concentrarea lucrătorului. Inovațiile recente au permis, de asemenea, instalarea unui senzor de forță în apropierea accelerometrului, permițând astfel monitorizarea simultană a forței de contact și a accelerației pe trei axe, ceea ce contribuie la dezvoltarea unor tehnici mai precise de evaluare a expunerii la vibrații și la stabilirea unor noi standarde în domeniu.

Urmăriți videoclipul de mai jos:

Tehnica de măsurare a vibrațiilor mână-braț conform ISO 5349:

Pentru o evaluare corectă a vibrațiilor mână-braț, se utilizează parametrul ahv, care reprezintă suma vectorială a vibrațiilor pe cele trei axe. Acest parametru este esențial pentru a calcula expunerea zilnică A(8). Este important să se identifice toate sursele de vibrații și să se țină cont de diferitele moduri de operare ale echipamentelor (de exemplu, găurirea cu sau fără ciocan) și de condițiile diverse de utilizare. Aceste aspecte sunt cruciale pentru organizarea măsurătorilor, astfel încât să reflecte cât mai fidel sarcinile uzuale ale operatorului expus la vibrații.

După ce se stabilesc sursele de vibrații, urmează alegerea locului optim pentru amplasarea accelerometrului. Standardul ISO 5349 recomandă măsurarea vibrațiilor mână-braț la punctul de contact, unde mâna intră în contact cu unealta, preferabil la centrul mânerului pentru rezultate cât mai reprezentative. Utilizarea unor senzori ușori este recomandată pentru a reduce erorile de măsurare, aceștia fiind montați direct pe mână cu ajutorul unor adaptoare speciale, pentru a măsura vibrațiile pe toate cele trei axe.

Durata măsurătorilor trebuie să includă perioadele tipice de utilizare a uneltei, începând din momentul în care operatorul atinge dispozitivul vibrator și până la încetarea contactului sau oprirea vibrațiilor, conform recomandărilor din ISO 5349-2:2001.

ISO 5349-2 și metodele îmbunătățite de evaluare a riscurilor de vibrații:

ISO 5349-1 oferă o metodă de evaluare a expunerii la vibrații prin măsurarea amplitudinii acestora în punctele de contact, cum ar fi mânerele uneltelor, și înregistrarea duratei de expunere. Totuși, nu sunt luați în calcul factori precum forța de prindere și utilizare, poziția mâinii și brațului, direcția vibrațiilor sau influențele mediului.

ISO 5349-2 extinde aplicabilitatea standardului inițial, însă nu oferă detalii specifice pentru evaluarea acestor factori suplimentari. Cu toate acestea, subliniază importanța integrării tuturor informațiilor relevante în vederea dezvoltării unor metode mai eficiente de evaluare a riscurilor legate de vibrații, conform specificațiilor din ISO 5349-2:2001.

Contorul personal SV 103 pentru măsurarea expunerii la vibrații:

În cadrul studiului a fost utilizat contorul de expunere la vibrații SV 103, produs de SVANTEK, care respectă cerințele standardului ISO 8041:2005. Acest dispozitiv este proiectat pentru a realiza măsurători în conformitate cu ISO 5349-1 și ISO 5349-2, fiind echipat cu adaptoare speciale care se montează pe mâna operatorului. Adaptorul include un accelerometru MEMS de ultimă generație și un senzor de forță de contact, oferind date precise și relevante pentru evaluarea expunerii la vibrații.

Forțele de contact, cum ar fi cele de apăsare, tragere sau prindere, joacă un rol esențial în interacțiunea dintre mâna operatorului și suprafața care vibrează. Evaluarea simultană a acestor forțe, împreună cu intensitatea vibrațiilor, este de o importanță majoră și a fost recunoscută pe plan internațional, fiind inclusă în standardul ISO 15230. Această metodă integrată asigură o evaluare mai detaliată și precisă a riscurilor legate de expunerea la vibrații.

Valorile accelerației și forței de contact sunt afișate clar pe un ecran OLED, care asigură o vizibilitate excelentă și un contrast ridicat. În timpul măsurătorilor, dispozitivul SV 103 este alimentat de baterii reîncărcabile. Acesta se fixează pe brațul utilizatorului, în timp ce accelerometrul este atașat direct pe mână. Cablul aparatului este prins în siguranță cu ajutorul unei benzi de montare la încheietura mâinii, concepută astfel încât să nu afecteze activitățile zilnice ale utilizatorului.

Studiul de caz prezentat provine de pe site-ul svantek.com și se concentrează pe metoda de măsurare a vibrațiilor mână-braț, conform standardului ISO 5349. Vă recomandăm să parcurgeți întregul studiu pentru a obține o înțelegere mai profundă a procedurilor și recomandărilor din acest domeniu.

Descrierea sarcinii de măsurare:

Studiul a implicat perforarea a patru găuri într-un bloc de beton armat, realizată de trei operatori diferiți. Fiecare operator a efectuat primele două găuri fără utilizarea mănușilor, iar următoarele două găuri au fost realizate cu mănuși anti-vibrații, certificate conform standardului ISO 10819:1996. Operațiunea de găurire a fost realizată folosind funcția de ciocan a unui burghiu DeWALT D25103, cu o amplitudine a vibrațiilor de 9,2 ms^-2, valoare raportată de producător și conformă cu cerințele standardului IEC 60745.

Rezultatele măsurătorilor obținute cu SV 103:

Dispozitivul SV 103 pentru măsurarea expunerii la vibrații a înregistrat istoricul temporal al vectorului ahv, exprimat în ms^-2, și al forței de contact, exprimată în Newtoni, cu o frecvență de înregistrare de 200 ms pentru fiecare dintre cele trei sarcini (prezentate în Figurile 2, 3 și 4). Datele obținute au fost analizate ulterior cu ajutorul software-ului SVANTEK Supervisor.

Utilizând aceste unelte software, istoricul forței de contact a permis evaluarea duratei de expunere a operatorilor la vibrațiile produse de burghiu. Pe baza datelor forței de contact înregistrate, s-au formulat următoarele concluzii:

Verificarea timpului de expunere cu analiza de 1/3 octave:

Pentru a completa evaluarea, s-a efectuat și o analiză a spectrogramei folosind metoda 1/3 octave. Această tehnică a fost aplicată pentru a verifica consistența frecvențelor în timpul perioadelor de expunere stabilite pentru fiecare operator, așa cum este prezentat în Figurile 5, 6 și 7. Prin intermediul acestei analize detaliate, s-a obținut o înțelegere mai profundă a nivelului de expunere la vibrații pentru fiecare operator, în funcție de sarcinile executate.

Rezultate și concluzii:

Analiza datelor referitoare la forța de contact a arătat că Operatorul 2 a exercitat cea mai mare presiune în timpul efectuării sarcinii, în timp ce Operatorul 3 a aplicat cea mai mică forță (consultați Tabelul 1). Este demn de remarcat faptul că postura fiecărui operator a variat semnificativ, în special în cazul Operatorului 2, care a adoptat o poziție sprijinită pe unealtă. Acest lucru este în conformitate cu constatările din Raportul Tehnic CEN/TR 16391:2012, care subliniază că „posturile incomode și tensionate pot determina aplicarea unei forțe de cuplare mai mari decât este necesar între mână și mâner”.

Valorile zilnice de expunere A(8) pentru fiecare operator au fost determinate pe baza intervalelor de expunere identificate prin pragurile forței de contact. Conform specificațiilor din ISO 5349-2, perioadele mai scurte de 8 secunde, în care forța de contact depășea pragul stabilit, au fost excluse din evaluare. Pentru operatorii 1 și 2, un prag de 20 N a fost suficient pentru a stabili durata expunerii. În schimb, pentru Operatorul 3, acest prag de 20 N a fost prea ridicat, omisând perioade semnificative de expunere; astfel, un prag de 10 N a fost considerat mai potrivit.

Studiul a arătat că pragul forței de contact trebuie să fie mult mai mic decât valoarea medie a forței pentru a reflecta cu acuratețe durata expunerii. Valorile A(8) au demonstrat legătura directă între forța de contact și nivelurile de vibrație, evidențiind importanța includerii acestei forțe în calculul expunerii zilnice.

Analiza spectrogramei de 1/3 octave a validat corectitudinea selecției intervalelor de expunere și a oferit informații utile despre eficiența mănușilor anti-vibrații. Spectrograma a indicat patru activități pentru toți operatorii, dar frecvențele mai înalte au înregistrat valori mai reduse în ultimele două sesiuni pentru Operatorii 1 și 3, datorită utilizării mănușilor. În contrast, spectrograma pentru Operatorul 2 a menținut un conținut de frecvență constant, indiferent de purtarea mănușilor, sugerând că aplicarea unei forțe de contact mai mari poate diminua eficiența mănușilor anti-vibrații.