Effetti delle vibrazioni sul corpo umano

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1 Rischio e patologia da vibrazioni in ambiente di lavoro Effetti delle vibrazioni sul corpo umano Qualche elemento di meccanica. Senza spaventarsi Bruno Picasso DIMECA UNIVERSITA DI CAGLIARI

2 Parametri fondamentali I parametri fondamentali di un oscillazione sono: Ampiezza, di picco, picco-picco, valore rms Frequenza, spettro. L esposizione ad un oscillazione complessa tiene conto dei parametri di ampiezza e della durata dell esposizione.

3 I parametri di valutazione dell eccitazione 1 1 T = 0 ( ) r m s x dt root mean square T 1 1 T = ( ) 0 r m q x dt root mean quad T 1 T 4 4 = 0 VDV x dt ( vibration dose value) evdv = r. m. s. 1,4* T 1 4 crest = a a peak rms

4 Perché le vibrazioni sono dannose? Perché sollecitano strutturalmente il corpo ed i suoi organi producendo effetti, la cui gravità dipende dall energia introdotta. Energia vibratoria = Potenza X tempo E=W 1 *t 1 =W 2 *t 2 La stessa energia può essere introdotta con potenze alte per un tempo breve o potenze basse per tempi lunghi. Nel primo caso possono aversi effetti traumatici e patologici, nel secondo predominano gli effetti di fatica.

5 Tipi di vibrazione Periodica sinusoidale Multifrequenza Transitorio Impulso Random

6 Effetti Possono essere sinteticamente classificati come: Disturbi del comfort Disturbi dell attività Effetti patologici, transitori o permanenti

7 Effetti d interesse Soggettivi Attività Fisiologici Biodinamica Soglia assoluta Visione Scheletro Impedenza corp. Eguaglianza Udito Muscoli Imp. Mano Ordine soggettivo Tatto Nervi Trasmissibilità Intervalli Propriocez. Cardiovasc Mov. Testa Rapporti Vestibolo Respiratorio Mov. Mano Intensità stimoli Psicomotorie Sistema nervoso Mov. Organi Cognitive Sist. endocrino Energia assorbita Vigilanza

8 Relazione tra un eccitazione oscillatoria e i suoi effetti

9 I sistemi di riferimento

10 I modelli matematici- Persona seduta Modello ottenuto con il software MSC Working Model

11 Un altro modello- Persona in piedi

12 Vibrazioni della testa Modello ottenuto con il software MSC Working Model

13 Effetto della frequenza dell oscillazione Oscillazioni verticali whole body Sotto i 0.5 Hz Motion sickness Tra Hz Movimento rigido di tutto il corpo Tra 2-7 Hz Effetti di amplificazione e risonanza. Tra 7-60 Hz Effetti locali (occhi-testa) Oscillazioni orizzontali 1-3 Hz Instabilità. Ci si oppone con reazioni muscolari o appoggio allo schienale. Oltre i 10 Hz. Si sente solo l effetto locale. L appoggio è causa di eccitazione della parte superiore del capo.

14 La misura delle vibrazioni e l analisi

15 INFLUENZA DELLA FREQUENZA L effetto negativo di un oscillazione è misurato dalla possibilità che questa ha di generare risonanza o ampiezze elevate nei vari organi del corpo. Questa possibilità dipende dagli organi, dall individuo, dalla postura e da altri fattori. Per quanto riguarda gli organi interni la fascia di frequenza più dannosa è quella tra 3 e 8 Hz, con possibilità di alte ampiezze e risonanze. Sopra i 70 Hz il corpo si presenta come un filtro dinamico molto efficace. Vibrazioni a quella frequenza possono provocare effetti solo in alcune zone del corpo (scatola cranica). Nelle vibrazioni whole body queste componenti di frequenza sono già filtrate dalle zone in cui il corpo viene eccitato.

16 Gli approcci. Epidemiologico - Medico legale Misura dei parametri di vibrazione sul campo e confronto con i valori limite prescritti dalla normativa Europea. La variabilità delle situazioni incontrate negli ambienti di lavoro impone il ricorso a parametri normalizzati. Il confronto con i limiti prescritti dalla normativa fornisce elementi utili per la valutazione degli ambienti di lavoro. Bioingegneristico L obiettivo principale è quello di analizzare l eccitazione e la risposta in termini di discomfort (reazioni soggettive all eccitazione), disturbi nell efficienza operativa, patologie. Si cerca di correlare le cause con gli effetti e di generalizzare i risultati estendendoli a situazioni di eccitazione complessa, di variabilità della risposta individuale e dello stesso individuo in diverse condizioni ambientali e operative. Si studia l influenza di vari parametri per chiarire i meccanismi di disturbo e gli effetti patologici.

17 Le norme La normativa esistente( (Europea) ISO 2631 (1974,1978). Vari emendamenti e revisioni ISO 5008 Macchine agricole ISO 7096 Macchine movimento di terra. ISO 4867 Vibrazioni in campo marino ISO 6897 Strutture fisse ed edifici Draft 4866 Edifici ISO Risposta del corpo umano alle vibrazioni

18 La ricerca sperimentale In laboratorio si analizza la risposta del corpo a eccitazioni semplici, sinusoidali, impulsi, random e si cerca di valutare la percezione soggettiva di diminuzione del comfort, la presenza e frequenza di errori e imprecisioni nelle attività elementari, la comparsa di disturbi patologici. Di grande utilità per valutare la diversa sensibilità tra individui e le variazioni anche in un singolo individuo. In laboratorio si possono anche simulare e replicare situazioni di eccitazione complesse, tratte dal mondo reale.

19 Il comfort Il corpo umano si comporta come un filtro dinamico. La risposta alle singole frequenze di eccitazione è quindi diversa. In laboratorio si costruiscono curve di eguale disagio in funzione della frequenza, basate su scale empiriche soggettive: Esempio livelli di vibrazione in m/s 2 1. Percettibile ma non fastidioso 0,4 2. Piuttosto fastidioso 1,1 3. Fastidioso 1,8 4. Molto fastidioso 2,7

20 Diagrammi di livello costante di disturbo

21 Ponderazione Se alcune frequenze provocano meno disturbo di altre, per valutare l effetto complessivo di un eccitazione complessa, occorre pesare con appositi coefficienti le varie frequenze presenti nell eccitazione per giungere ad un unico valore del parametro di riferimento da confrontare con i valori limite, per valutare il livello di tollerabilità.

22 Fattori di riduzione del comfort

23 Durata Influenza della durata

24 Il flusso delle informazioni

25 INTERFERENZA CON L ATTIVITA Visione

26 Disturbo nella scrittura per diverse ampiezze e frequenze

27 Modello di previsione di interferenze biodinamiche

28 Modelli delle attività di controllo

29 Efetti fisiologici e patologici

30 Eziologia multifattoriale del mal di schiena

31 La prevenzione

32 Misure di prevenzione-1

33 Misure di prevenzione-2

34 Tipi di attività a rischio

35 Relazioni tra dose ed effetto

36 Conclusioni Le vibrazioni possono interferire con: Il comfort Le attività di lavoro e della vita sociale La salute, generando patologie temporanee e permanenti. I relativi meccanismi sono ben lontani da una comprensione profonda. Le norme esistenti tendono a proteggere la persona nell ambiente di lavoro. Sono basate su modelli in larga parte empirici. In qualche caso sono difficilmente applicabili. La ricerca è basata sulla sperimentazione sul campo, in laboratorio e sull impiego di modelli matematici. Il suo obiettivo fondamentale è quello di trovare leggi soddisfacenti per correlare la dose di vibrazioni con gli effetti provocati. E importante disporre di modelli di previsione degli effetti provocati da eccitazioni complesse.