ottobre RFIS-U-Vibrazn - ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - RISCHI Fisici: Vibrazioni sul lavoro (cenni)

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA dip. fisica nucleare e teorica via bassi 6, pavia, italy tel elio.girolett@unipv.it ottobre elio giroletti vibrazioni (cenni) RISCHI FISICI - elio giroletti,, 2008 introduzione alle vibrazioni possibili danni sorgenti naturali, artificiali e nella ricerca procedure, segnaletica, dispositivi protez. normativa e bibliografia conclusioni e discussione Le vibrazioni Vibrazioni oscillazioni meccaniche generate da onde di pressione che si trasmettono attraverso corpi solidi Parametri caratteristici periodo, frequenza, ampiezza (istantanea ed efficace), velocità, accelerazione Modalità moto oscillatorio periodico o alternativo oscillazioni libere (decrescenti) o forzate (le più frequenti)

2 sistema elastico smorzato ottobre smorzamento, c molla, k massa, m grandezze delle vibrazioni Fonte: Medioacustic, fond. di acustica, I tipi di vibrazioni Vibrazione al corpo intero (WBC): il corpo umano viene sollecitato nella sua totalità dalla struttura che vibra attraverso la superficie di appoggio (di solito la guida di automezzi) Vibrazione del sistema mano-braccio: utensili vibranti, tradizionalmente macchine ad aria compressa (smerigliatrici, frese, trapani, ecc.)

3 Effetti fisiopatologici e vibrazioni ottobre I danni presentano un ampio spettro in funzione di: regione di ingresso (di solito mani, piedi e natiche) direzione delle vibrazioni (verticale -testa/piedi- o antero posteriore -mano/braccio-) durata della esposizione frequenza accelerazione intensità risonanza Alterazioni vascolari Alterazioni osteoarticolari alterazioni neuromuscolari Effetti fisiopatologici e vibrazioni Effetti fisiopatologici e vibrazioni

4 accelerazione Va ponderata sulla frequenza Filtri di ponderazione (0,02 4 khz) ottobre mano braccio accelerazione Gli effetti vanno ponderati sulla frequenza Filtri di ponderazione (0,02 4 khz) a media [ m s 2 ] = n 2 a t i i i= 1 n ti i= 1 a m s equiv, w[ ] 2 n = a i= 1 2 eq, w, i dove: a i e t i sono le accelerazioni e i rispettivi intervalli di tempo; a eq,w,i componenti equivalenti ponderate in frequenza (norme ISO) Vibrazioni: sistema di riferimento Casula D, et al., Medicina del lavoro, ed. Monduzzi, Bologna, 1993

5 ottobre Modello meccanico del corpo umano Casula D, et al., Medicina del lavoro, ed. Monduzzi, Bologna, 1993 Sistema di riferimento ed orientazione Casula D, et al., Medicina del lavoro, ed. Monduzzi, Bologna, 1993 Limiti esposizione corpo intero Casula D, et al., Medicina del lavoro, ed. Monduzzi, Bologna, 1993

6 ottobre Limite esposizione corpo intero Casula D, et al., Medicina del lavoro, ed. Monduzzi, Bologna, 1993 Limite esposizione mano braccio Casula D, et al., Medicina del lavoro, ed. Monduzzi, Bologna, 1993 accelerazione e comfort Valutazione del comfort secondo la norma ISO Somma vibrazioni (m/s 2 ) Comfort/discomfort <0,315 Comfort 0,315 0,63 Leggero discomfort 0,8 1,6 Discreto discomfort 1,25 2,5 Discomfort elevato >2,5 Discomfort estremamente elevato

7 Livello equivalente della vibrazione ottobre È utile la rappresentazione attraverso la scala logaritmica dei decibel (scala usata anche per altre grandezze: potenza, tensione, corrente) riferita alla accelerazione è: L accel = 10 Log 1 T ( t ) T A t 2 è una unità di misura relativa (!), db essendo A(t) = valore istantaneo ampiezza dell accelerazione: A 0 =1E-6 m/s 2 per accelerazione Se fosse spostamento o velocità, allora: A 0 =1E-9 m/s per velocità A 0 =1E m per spostamento 10 0 A 2 0 dt Misurare le vibrazioni Accelerazione: parametro rappresentativo L accelerometro: piezoelettrico - triassiale deve essere solidale con i corpo vibrante analisi di frequenza in tempo reale Norma di riferimento: ISO del 1997 (corpo) ISO 5008 del 1979 ISO e -2 del 2001 (arti) Misurare le vibrazioni grandezza fisica T C E P S CATENA DI MISURA T = trasduttori C = condizionatori S = sistema di acquisizione E = elaborazione dati P = sistema di presentazione

8 Misurare le vibrazioni TRASDUTTORE Permette la conversione della grandezza fisica in segnale elettrico che viene trattato dalla catena di conteggio Criteri di scelta: Grandezza fisica da misurare Campo di frequenza utile Livello di segnale fornito Campo misura /sensibilità nominale Sensibilità trasversale Compatibilità con la situazione Linearità Ambiente Praticità, robustezza e costo ottobre Misurare le vibrazioni VELOCIMETRO Caratteristiche: Livelli di segnale elevati Ingombrante Adatto per le misure industriali In genere permette di rilevare: velocità assoluta del punto p velocità relativa nel punto base velocità assoluta della base ACCELEROMETRO Misura l accelerazione assoluta Si basa su tecnologie diverse: piezoelettrici; estensimetrici (piezoresistivi); servoaccelerometri Limiti di impiego Frequenza utile: Minima: dipende dall elettronica accoppiata Massima: circa 20% frequenza naturale o dovuta alle risonanze di accoppiamento Valore di accelerazione utile: Minimo: dipende dal rapporto segnale /rumore Massimo: limitata dalla robustezza meccanica e dal montaggio

9 FILTRO ottobre Componente elettronico Elimina il segnale componente in frequenze non desiderate Caratteristiche filtro: Passa-alto: alto: elimina componente in bassa frequenza Passa-basso: elimina componenti in alta frequenza Passa-banda: elimina componenti esterne alla banda definita dal filtro Frequenza di taglio: frequenza alla quale riduce di 3 db l ampiezza del segnale di origine Pendenza: un filtro reale reagisce con una certa pendenza, espressa in db/ottave o db/decade Misurare le vibrazioni grandezza fisica T C E P S vibrazioni sul lavoro guida di automezzi in genere macchine semoventi (intensità elevate) operatori di macchine movimento di terra impianti con macchinari dotati di piattaforme rotanti (ingegneria ) officine con utensili vibranti trattoristi, autisti, ecc Occhio alle manutenzioni!!! Ripetere la valutazione ogni 4 anni

10 ottobre d.lgs 81/08, titolo VIII, capo III sulle prescrizioni minime di sicurezza e di salute relative all esposizione dei lavoratori ai rischi derivanti da vibrazioni meccaniche recepisce la direttiva europea del 25 giugno 2002 d.lgs 81/08 abroga d.lgs 187/2005 recepisce la direttiva europea del 25 giugno 2002 recepisce: limiti, misurazioni, ecc. stabilisce possibilità di valutare le vibrazioni in via teorica (banche dati ISPESL, regioni, CNR o presso i produttori, ecc., ma su condizioni di lavoro specifiche sorveglianza sanitaria per i lavoratori esposti a valori >livello azione: annuale 4) stabilisce prescrizioni minime, agli stati membri la facoltà di mantenere o di adottare lavoratori direttiva: 2002/44/CE - 6 lug vibrazioni L attuazione disposizioni non può più giustificare favorevoli un rispetto alla situazione esistente in ciascun stato membro. dei regresso 5) E necessario che un sistema di protezione si limiti a definire, senza inutili dettagli, gli obiettivi da raggiungere, i principi da rispettare e le grandezze fondamentali. 6) La riduzione dell esposizione è realizzata attraverso l applicazione di provvedimenti di prevenzione fin dalla progettazione dei posti e dei luoghi di lavoro, scelta delle attrezzature, dei procedimenti e dei metodi di lavoro

11 V I B R A Z I O N I direttiva 2002/44/CE e d.lgs 81/08 ottobre Prescrizioni minime di sicurezza e salute relative all esposizione dei lavoratori ai rischi derivanti dagli agenti fisici (vibrazioni vibrazioni) Vibrazioni mano braccio: Disturbi vascolari, osteoarticolari, neuroligici o muscolari Vibrazioni al corpo intero: Lombalgie e traumi del rachide D E F I N I Z I O N I vibrazioni - d.lgs 81/08 vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio: vibrazioni meccaniche che, se trasmesse al sistema mano-braccio nell'uomo, comportano un rischio per la salute e la sicurezza dei lavoratori, in particolare disturbi vascolari, osteoarticolari, neurologici o muscolari vibrazioni trasmesse al corpo intero: le vibrazioni meccaniche che, se trasmesse al corpo intero, comportano rischi per la salute e la sicurezza dei lavoratori, in particolare lombalgie e traumi del rachide D E F I N I Z I O N I vibrazioni - d.lgs 81/08 esposizione giornaliera a vibrazioni trasmesse al: sistema mano-braccio A(8): [ms - 2 ]: valore mediato nel tempo, ponderato in frequenza, delle accelerazioni misurate per una giornata lavorativa nominale di otto ore; corpo intero A(8): [ms - 2 ]: valore mediato nel tempo, ponderato in frequenza, delle accelerazioni misurate per una giornata lavorativa nominale di otto ore.

12 direttiva 2002/44/CE d.lgs 81/08 vibrazioni mano - braccio ottobre Triassiale simmetria sferica Una approssimazione legata alla modesta conoscenza del peso relativo delle vibrazioni lungo i diversi assi nel determinare le patologie a carico del sistema mano - braccio. Risulta indipendente dalla esatta orientazione degli assi di misura rispetto agli assi principali del sistema mano braccio, spesso assai incerta. P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003 direttiva 2002/44/CE d.lgs 81/08 vibrazioni mano - braccio Media temporale di tipo energetico Una approssimazione che cancella ogni informazione sulla esatta evoluzione nel tempo della esposizione, ed assume che il danno si sviluppi proporzionalmente alla energia della vibrazione. In mancanza di informazioni dettagliate sul meccanismo che induce il danno, si tratta dell approccio più sensato. Sintetizza l informazione in un solo dato. P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003 direttiva 2002/44/CE d.lgs 81/08 vibrazioni mano - braccio Unica pesatura in frequenza per i 3 assi P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003 approssimazione legata alla insufficiente conoscenza della efficacia con le quali vibrazioni di diverse frequen- ze agiscono lungo i 3 assi

13 direttiva 2002/44/CE d.lgs 81/08 vibrazioni mano - braccio ottobre VALORI DI RIFERIMENTO, art.201 d-lgs 81/08: Valore limite di esposizione su 8 ore, A(8): A(8)= 5m/s 2 (brevi periodi A(t)=20 m/s 2 ) Valore di azione, su 8 ore, A(8): A(8)=2,5 m/s 2 ISO (2001) A(8) = [a 2 hwx + a 2 hwy +a 2 hwz] 1/2 hw=valore quadratico medio ponderato in frequenza Si misura su entrambe le mani, vale il valore più alto vibrazioni mano - braccio Lo standard ISO Non vengono indicati valori limite per A(8) P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003 A(8) D anni 30 Como, 11 Dicembre 2003 A(8) 1,5 2 vibrazioni mano - braccio La Direttiva macchine (d.lgs. 459/1996) Va indicato il valore medio quadratico ponderato in frequenza della accelerazione se superiore a 2,5 ms -2 A(8) 2,5 P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003

14 direttiva 2002/44/CE - dlgs 81/08 vibrazioni corpo intero ottobre ASSE Z Una approssimazione legata alla ignoranza degli effetti di moti con forti componenti simultaneamente su diversi assi. In pratica la vibrazione risulta spesso (ma non sempre) dominata dal moto lungo l asse z, l unico per il quale si hanno buone conoscenze dei possibili danni derivanti da traumi indotti dalla esposizione a vibrazioni. P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003 direttiva: 2002/44/CE - 6 lug 2002 vibrazioni corpo intero Media temporale di tipo energetico Elimina ogni informazione sulla esatta evoluzione nel tempo della esposizione, ed assume che il danno si sviluppi proporzionalmente alla energia della vibrazione. In mancanza di informazioni dettagliate sul meccanismo che induce il danno, si tratta dell approccio più sensato. Sintetizza l informazione in un solo dato. P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003 direttiva: 2002/44/CE - 6 lug 2002 vibrazioni corpo intero STESSA pesatura in frequenza per i due assi del piano X Y Z P. Lenzumi, Como, Villa 11 Olmo, Dicembre dic-2003 Scarsa conoscenza del peso vibrazioni diversi relativo assi lungo delle i nel determinare patologie a carico del sistema

15 direttiva: 2002/44/CE e dlgs 81/08 vibrazioni corpo intero ottobre VALORI DI RIFERIMENTO, art.201 d.lgs 81/08: Valore limite di esposizione su 8 ore, A(8): A(8)=1,0 m/s 2 (era 1,15) A(t) =1,5 2 max m/s Valore di azione, su 8 ore, A(8): A(8)= 0,5 m/s 2 ISO (1997) A(8) = max[1,4 awx; 1,4 awy ; awz] aw=valore quadratico medio ponderato in frequenza Cosa dice lo standard ISO ? A(8) = 0,45 ms -2 A(8) = 0,80 ms -2 P. Lenzumi, Villa Olmo, dic-2003 Como, 11 Dicembre 2003 corpo intero La Direttiva macchine (d.lgs. 459/1996) Va indicato il valore medio quadratico ponderato in frequenza della accelerazione se superiore a 0,5 ms -2 A(8) 0,5 Como, 11 Dicembre 2003

16 valori di azioni e valori limite ottobre direttiva 2002/44/CE e dlgs 81/08 limiti e misure di tutela da adottare Valutare come indicato nell All. XXXV del d.lgs 81/08 db < valore di azione, Liv. azione Tutto regolare ridurre ove possibile? Liv. azione < db < valore ao Limite Informazione e formazione, delimitazione e segnalazione delle zone e/o delle attrezzature, sorveglianza sanitaria db > limite: vietato, ridurre immediatamente deroghe tener conto di condizioni particolari, come le basse temperature, bagnato, elevata umidità o sovraccarico biomeccanico degli arti superiori e del rachide riduzione delle vibrazioni Fonte: Medioacustic, fond. di acustica,

17 sostegni antivibrazione ottobre Fonte: Medioacustic, fond. di acustica, oscillazioni smorzate NEL TEMPO A( t) = 0 A e ξt mg ξ c = = 2mm vel A = Ampiezza della vibrazione, A 0 = amp. iniziale c = coefficiente di smorzamento ζ = fattore di smorzamento m = massa del corpo v = velocità dell onda nel mezzo in un sistema smorzato l ampiezza della vibrazione è soggetta ad una diminuzione esponenziale nel tempo vel = dx dt vibrazioni (cenni) RISCHI FISICI - elio giroletti,, 2008 dispense su internet t elio giroletti. università degli studi di pavia dip. fisica nucleare e teorica girolett@unipv.it