Vibrazioni trasmesse al corpo intero: l evoluzione tecnologica nelle azioni preventive e casi studio

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1 Vibrazioni trasmesse al corpo intero: l evoluzione tecnologica nelle azioni preventive e casi studio Ing. Maurizio Muratore INAIL Friuli V. Giulia - CONTARP (Consulenza Tecnica Accertamento Rischi e Prevenzione) 1

2 Introduzione Impianti, macchinari e utensili possono trasmettere vibrazioni all uomo Le vibrazioni possono essere : - al corpo intero (Whole Body Vibrations) - al sistema mano-braccio (Hand Arm Vibr.) Le vibrazioni trasmesse comprendono componenti di frequenza diversa 2

3 Quadro del Rischio Il rischio connesso ad esposizione di vibrazioni dipende dalle caratteristiche e dalle condizioni in cui vengono trasmesse: estensione della zona di contatto con l oggetto che vibra, la frequenza della vibrazione, la direzione di propagazione, il tempo di esposizione. 3

4 Le vibrazioni Si definiscono vibrazioni i processi dinamici indotti in corpi elastici da sollecitazioni aventi carattere ripetitivo nel tempo. I parametri caratteristici di una vibrazione sono la frequenza, la lunghezza d onda, l ampiezza, e l accelerazione trasmessa ad una massa. 4

5 Definizioni (D. lgs. 81/08 - Articolo 200) Vibrazioni trasmesse al corpo intero: le vibrazioni meccaniche che comportano rischi per la salute e la sicurezza dei lavoratori, in particolare lombalgie e traumi del rachide. 5

6 Obblighi del datore di lavoro Il datore di lavoro deve elaborare ed applicare un piano di lavoro volto a ridurre al minimo l esposizione, considerando in particolare: a) altri metodi di lavoro che richiedano una minore esposizione a vibrazioni b) scelta di attrezzature adeguate concepite nel rispetto dei principi ergonomici che producano il minor livello possibile di vibrazioni 6

7 La Valutazione del rischio La legge attuale (D. Lgs. 81/08) consente di valutare il rischio attraverso: esecuzione diretta di misure di vibrazioni, che resta il metodo di riferimento analisi di misure presenti nelle Banche Dati accreditate (ex-ispesl, CNR, Regioni) 7

8 (D. lgs. 81/08 - Articolo 202) La valutazione del rischio mediante Banche - Dati Il livello di esposizione alle vibrazioni meccaniche può essere valutato mediante: - l'osservazione delle condizioni di lavoro specifiche e il riferimento alla probabile entità delle vibrazioni reperibili presso banche dati dell ex-ispesl o delle regioni o, in loro assenza, dalle informazioni fornite in materia dal costruttore delle attrezzature. 8

9 Il D. lgs.. 81 /08 Per la valutazione dell entità del rischio da vibrazioni il Testo Unico ha inoltre recepito in toto quanto stabilito dalle Norme ISO : Standard ISO : AMD 1:2010 (Valutazione dell esposizione umana a vibrazioni al corpo intero- Parte 1) 9

10 Frequenza delle Vibrazioni - 1 In relazione alla frequenza delle vibrazioni la risposta del nostro organismo è diversa. Sollecitato da vibrazioni a bassa frequenza, il corpo umano risponde in maniera uniforme, cioè come una massa unica e omogenea, grazie alla capacità della muscolatura di irrigidirsi e contrastare le sollecitazioni. 10

11 Frequenza delle Vibrazioni - 2 Per frequenze più elevate (circa maggiori di 80 Hz), il corpo umano reagisce con un comportamento disuniforme delle sue componenti : la muscolatura volontaria non è in grado di contrastare pienamente i movimenti oscillatori delle sue parti il moto vibratorio si smorza all interno del corpo ed interessa solo un area relativamente limitata intorno al punto d applicazione 11

12 Frequenza di risonanza Se l azione esterna forzante ha una frequenza che coincide con la frequenza naturale [fn] del sistema sollecitato, si ha la condizione di risonanza, cui può corrispondere un esaltazione dell ampiezza del moto vibratorio (esempio: l altalena) 12

13 Le vibrazioni trasmesse al corpo intero Le vibrazioni al corpo intero presentano ancora aspetti non chiariti. Da studi si evince che il ruolo delle vibrazioni nella etiologia delle alterazioni del rachide lombare non è ancora completamente evidenziato. La guida di macchine o veicoli comporta non solo l esposizione a vibrazioni dannose, ma anche a fattori di stress ergonomico (prolungata postura assisa o frequenti movimenti di flessione e torsione del rachide) 13

14 Il rischio da vibrazioni al corpo intero Studi di biodinamica hanno evidenziato, tra i possibili meccanismi di lesioni all apparato muscolo-scheletrico del rachide, il sovraccarico meccanico dovuto a fenomeni di risonanza della colonna vertebrale nell intervallo di frequenza delle vibrazioni tra 3 e 15 Hz (sedili di camion, furgoni, etc.). Le conseguenze sono danni strutturali a carico dei corpi vertebrali, dischi ed articolazioni intervertebrali. 14

15 Patologie da vibrazioni al corpo intero Inoltre, dagli studi epidemiologici risulta una maggior occorrenza di lombalgie e lombosciatalgie spondilartrosi, spondilosi, discopatie e ernie discali nei conducenti dei veicoli industriali e di mezzi di trasporto rispetto a gruppi di controllo non esposti a vibrazioni meccaniche. 15

16 Patologie da vibrazioni al corpo intero Vi è, ancora, una sufficiente evidenza epidemiologica che il rischio di insorgenza di patologie del rachide lombare aumenta in modo proporzionale alla durata e all intensit intensità dell esposizione esposizione. Di questo si deve tenere conto per la prevenzione. 16

17 Le misure di vibrazioni 17

18 Le misure di vibrazioni Il parametro di maggiore interesse nella stima del rischio da vibrazioni è l accelerazione trasmessa dalle macchine agli organi del corpo umano L accelerazione [m/s 2 ] : è più significativa di altre grandezze fisiche (ad es. la velocità espressa in m/s ) perché è rappresentativa delle variazioni degli stimoli generati dalle vibrazioni e avvertiti dall uomo (energie e forze in gioco). 18

19 I parametri di interesse Nel campo dell igiene industriale viene utilizzato il valore efficace della accelerazione, espresso in m/s 2 (o in multipli di g, accelerazione di gravità: 1g = 9,8 m/s 2 ) Valore efficace: la radice quadrata della media dei quadrati in un certo intervallo di tempo T (r.m.s. - root mean square) dei valori istantanei dell accelerazione 19

20 La ponderazione in frequenza La misura dell accelerazione trasmessa dalle macchine deve poi essere ponderata in frequenza in quanto esistono come noto differenti sensibilità dei singoli organi del corpo umano alle varie frequenze componenti La ponderazione in frequenza viene realizzata in genere dallo strumento di misura mediante filtri del segnale che prevedono un attenuazione ad alcune frequenze ed un amplificazione per altre. 20

21 Il parametro A(8) Dopo che il segnale è stato filtrato o ponderato in frequenza e dopo che si è calcolato (o valutato), il valore di accelerazione A (w) deve poi essere rapportato alle effettive ore di lavoro, secondo il principio di uguale energia : A(8) = A (w) (T e /8) (il sistema non è lineare) /8) 1/2 Si ottiene così il parametro A(8) utilizzato per la valutazione del rischio da vibrazioni (sia H.A.V. che W.B.V.) 21

22 La definizione di A(8) Per definizione A(8) è dunque l accelerazione ponderata in frequenza equivalente e riferita alle 8 ore lavorative. Tutte le normative, italiane ed europee, fanno riferimento a questo parametro sia per vibrazioni a corpo intero che al sistema mano-braccio 22

23 Il Principio dell Uguale Energia Il calcolo della dose personale che abbiamo visto si basa sul Principio dell Uguale Energia (a 1 ) 2 T 1= (a 2 ) 2 T2 Secondo la norma ISO 8041:

24 La stima del rischio VibrazioniCorpointero Vibrazioni Corpo intero : il livello di esposizione si valuta mediante il calcolo del valore dell esposizione giornaliera normalizzato alle 8 ore A (8) ( D. lgs. 81/2008 ) Livello d'azione giornaliero di esposizione A(8) = 0,5 m/s 2 Valore limite giornaliero di esposizione A(8) = 1 m/s 2 Il Valore limite giornaliero di esposizione su periodi brevi e' pari a 1,5 m/s 2 24

25 Vibrazioni corpo intero calcolo del parametro A(8) Se sono disponibili le misure nei 3 assi il valore di A(8), deve essere calcolato sulla base del maggiore dei valori numerici dei valori quadratici medi delle accelerazioni ponderate in frequenza, determinati sui tre assi ortogonali: A(w,max) = max {1.4 a wx, 1.4 awy, awz } 1/2 A(8) = A(w,max max) (Te/8) 1/2 Te: Durata complessiva giornaliera di esposizione a vibrazioni (ore) awx; awy; a wz: Valori r.m.s dell'accelerazione ponderata in frequenza (in m/s2) lungo gli assi x, y, z (ISO : 1997) 25

26 Le misure di vibrazioni al corpo intero - gli assi 26

27 Fascia di rischio VibrazioniCorpointero Per la norma ISO 2631 si è in fascia di rischio con A(8) già a 0,44 m/s 2 con 8 ore di esp. 27

28 Calcolo del parametro A(8) in presenza di più macchine Anche per le vibrazioni a corpo intero, in presenza di uso di più macchine durante la giornata lavorativa media, si deve stabilire il valore A(8) i per ogni macchina, ciascuno con il proprio valore di Tei, poi applicare la formula: 1/2 ) ( singola macchina A(8) = A(w,max max) (Te/8) 1/2 28

29 La valutazione con la dose di vibrazioni - VDV E da evidenziare che con l entrata in vigore del D.Lgs. n. 81/2008 non è più prevista la valutazione mediante la cosiddetta dose di vibrazioni che permetteva, ai tecnici, di valutare i fenomeni impulsivi. La Direttiva della CE n.2002/44 (da cui derivano le norme italiane) fissa un valore di azione giornaliero per la dose di vibrazioni di 9,1 m/s 1,75 29

30 Il fattore di trasmissibilità di un sedile Un parametro importante nella prevenzione è la trasmissibilità di un sedile di un veicolo, ossia il rapporto dell accelerazione misurata in un punto del corpo e la corrispondente accelerazione misurata sul sedile. La trasmissibilità è in genere alla base della progettazione dei sedili da parte dei costruttori. E anche possibile valutare la validità tecnica degli stessi sedili. 30

31 Valutazione degli effetti delle vibrazioni Gli effetti delle vibrazioni sul corpo potrebbero essere studiati attraverso la misurazione delle risposte meccaniche dei tessuti biologici ed usando queste risposte per stimare il rischio di danno. Risulta difficile simulare le esposizioni alle vibrazioni a lungo termine, come quelle sperimentate dai lavoratori durante la loro vita professionale 31

32 I modelli matematici Per lo studio degli effetti risulta conveniente fare riferimento a modelli matematici del corpo umano. La capacità di simulare mediante un modello gli effetti di queste differenze è importante per il miglioramento delle conoscenze che consentono di progettare strumenti o sedili che riducono la trasmissione di vibrazione 32

33 Impedenza delle strutture anatomiche Il modello ha indicato che esistono differenze, sostanziali nelle caratteristiche di attenuazione e di rigidezza delle regioni anatomiche principali fra donna e uomo (impedenze diverse). Il modello ha evidenziato anche le possibili frequenze di risonanza nel tratto lombare, distinte per l uomo e la donna. 33

34 1 Caso Studio: strumenti vibranti non adeguatamente stimati E da evidenziare, circostanza poco nota, che esistono strumenti vibranti quali i decespugliatori a zaino che trasmettono anche vibrazioni al corpo intero, oltre che al sistema mano-braccio braccio: dalle misure risultano valori di accelerazione A(8) compresi tra 0,34 e 0,51 m/s 2 ( W.B.V.) 34

35 2 Caso Studio: interazioni con altri fattori di rischio Nel caso di gruisti o manovratori di carriponte, le elevate componenti di oscillazione nella direzione del moto di traslazione della gru (partenza-arresto) interagiscono fortemente con le posture incongrue assunte dal corpo del gruista dalle misure risulta che talvolta le vibrazioni trasmesse al corpo intero non siano rilevanti (compresi tra 0,18 e 0,35 m/s 2 ) pertanto gli effetti complessivi dei due fattori di rischio (vibrazioni e posture incongrue) sovente non vengono adeguatamente stimati. 35

36 3 Caso Studio: errori di valutazione con le Banche Dati Nel caso di conducenti di carrelli elevatori, sussiste una forte dipendenza delle misure dalle condizioni del piazzale mentre dalle Banche Dati può risultare che le vibrazioni trasmesse al corpo intero non siano rilevanti per un certo modello (ad es. valori tra 0,2 e 0,35 m/s 2 ) quindi spesso le vibrazioni derivanti dai carrelli elevatori non sono adeguatamente stimate. 36

37 La prevenzione efficace In alcuni casi si rende necessaria una valutazione per analisi in frequenza bisogna conoscere la regione di ingresso, la direzione di azione, la durata, e l accelerazionel in molti casi la riduzione del rischio alla fonte è l unica misura da adottare 37

38 Conclusioni Criticità nella valutazione del rischio non è ancora ben nota a livello medico e tecnico la vera relazione causale DOSE EFFETTO tra vibrazioni assorbite ed effetti epidemiologicamente definiti (risposta dell individuo, etc.) necessita considerare eventuali interazioni con altri fattori di rischio la legge attuale non tiene in considerazione i fenomeni impulsivi o elevati valori di accelerazione di picco. 38

39 GRAZIE PER L ASCOLTO! 39

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