VIBRAZIONI MOTI OSCILLATORI

Transcript

1 VIBRAZIONI Moti vibratori Misura Criteri di valutazione dell esposizione MOTI OSCILLATORI a [m/s ] Sinusoidale t a [m/s ] Sinusoidale complesso a [m/s ] Transitorio t t Politecnico di Torino Pagina di 9

2 3 MOTI OSCILLATORI a [m/s ] Impulsivo o Shock a [m/s ] Random stazionario a [m/s ] Random non stazionario t t t 4 VIBRAZIONE ARMONICA SEMPLICE x X Spostamento [m] Velocità [m/s] Accelerazione [m/s ] x(t) v(t) = a(t) = = X sin(πf t+ ϕ) dx dt dv dt = πf Xcos(πf t) = (πf) Xsin(πf t) Politecnico di Torino Pagina di 9

3 5 ACCELEROMETRO Smorzamento Massa (m) Disco di materiale piezoelettrico con costante elastica k E 0 a [m/s ] Risposta in Tensione 6 FREQUENZA DI RISONANZA f n = p m = massa [ kg ] EpD k = 4t [N/m] k m / [Hz] Costante elastica E = modulo di elasticità del materiale piezoelettrico [N/m ] D = diametro del disco [m] t = spessore del disco [m] Ł ł Politecnico di Torino Pagina 3 di 9

4 7 RISPOSTA IN TENSIONE E o = q C E [ V ] q = carica elettrica del disco piezoelettrico C E = capacità elettrica del disco piezoelettrico 8 SENSITIVITA Rapporto tra risposta in tensione del trasduttore e sollecitazione meccanica E = a V [ m/s 0 S I trasduttori lavorano nel campo a sensitività costante ] E 0 / a +D - D a [m/s ] Politecnico di Torino Pagina 4 di 9

5 9 RISOLUZIONE E il più piccolo valore di sollecitazione meccanica discriminabile dal trasduttore in termini di output elettrico Massa Risoluzione Elevata interferenza sul sistema vibrante Massa fl Risoluzione fl Bassa interferenza sul sistema vibrante 0 COSTRUZIONE DI UN ACCELEROMETRO Politecnico di Torino Pagina 5 di 9

6 SCELTA DEL TIPO DI TRASDUTTORE Caratteristiche del trasduttore Dimensioni / peso Caratteristiche elettriche (impedenza, sensitività, ecc.) Ambiente di misura Compatibilità con apparecchiature di misura ecc. Caratteristiche del moto vibratorio Modo di vibrare (armonico, shock, ecc.) Spettro di frequenza Valori minimi e massimi di accelerazione Forma, dimensioni e peso dell oggetto SCELTA DEL TIPO DI MISURA Misure di spostamento se il valore di spostamento è un indicatore significativo dello stress per l analisi di vibrazioni a bassa frequenza Misure di velocità per frequenze medie per correlare misure acustiche e di vibrazione (un oggetto vibrante può produrre una pressione sonora proporzionale alla velocità di vibrazione) Misure di accelerazione (in genere impiegate) per frequenze elevate per analisi delle cause (forze, carichi, ecc.) Politecnico di Torino Pagina 6 di 9

7 3 GRANDEZZE PER LA VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE Valore efficace a rms T = a(t) T 0 Moto armonico semplice dt A = accelerazione massima a rms = [m/s ] A Livello di accelerazione L a a 0 = 0log = a a [m/s rms 0 ] [db] 4 DIRETTIVA MACCHINE (D.P.R. n.459/96) Requisiti essenziali di sicurezza e salute.5.9 Rischi dovuti alle vibrazioni La macchina deve essere progettata e costruita in modo tale che i rischi dovuti alle vibrazioni trasmesse dalla macchina siano ridotti al livello minimo, tenuto conto del progresso tecnico e della possibilità di mezzi atti a ridurre le vibrazioni, in particolare alla fonte. Istruzioni per l uso Riportare i valori efficaci di accelerazione (rms): - mano - braccio se a >,5 m/s - intero corpo se a > 0,5 m/s Politecnico di Torino Pagina 7 di 9

8 5 TIPOLOGIE DI ESPOSIZIONE SISTEMA MANO - BRACCIO INTERO CORPO VIBRAZIONI NEGLI EDIFICI 6 VIBRAZIONI DEL SISTEMA MANO - BRACCIO Nei Paesi Europei e negli U.S.A. l,7 3,6 % dei lavoratori risultano esposti a condizioni potenzialmente dannose per la salute (muratori, tagliaboschi, ecc.) Effetti sull uomo (Hand-harm vibration sindrome) Disturbi vascolari (dito bianco, ecc.) Disturbi neurologici (insensibilità, CTS, ecc.) Disturbi muscolo-scheletrici (artrosi, ecc.) Altri disturbi (affaticamento, ecc.) Politecnico di Torino Pagina 8 di 9

9 7 VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE A VIBRAZIONI DEL SISTEMA MANO - BRACCIO ISO 5349:986 UNI ENV 5349:99 Fattori che determinano la severità degli effetti biologici: spettro di frequenza delle vibrazioni (frequenze centrali Hz) valori di accelerazione delle vibrazioni (m/s, r.m.s, L a ) durata dell esposizione nella giornata lavorativa esposizione cumulata nel periodo lavorativo 8 VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE A VIBRAZIONI DEL SISTEMA MANO - BRACCIO Fattori secondari di influenza: direzione delle vibrazioni metodo di lavoro e abilità dell operatore fattori individuali di predisposizione direzione e intensità della forza applicata dall'operatore sull attrezzo vibrante Politecnico di Torino Pagina 9 di 9

10 9 COORDINATE DI RIFERIMENTO Coordinate biodinamiche Coordinate basicentriche 0 FILTRO DI PONDERAZIONE DELLE FREQUENZE Guadagno 0, 0, Frequenza [Hz] Spettro frequenze: Hz Frequenze centrali: Hz (/3 d ottava) Politecnico di Torino Pagina 0 di 9

11 ACCELERAZIONE PONDERATA a hw = Ø Œº n i= ( K a ) i hi ø œ ß a hi = valore efficace di accelerazione per l i-esimo terzo d ottava; K i = coefficiente di ponderazione per l i-esimo terzo d ottava; n = numero di terzi d ottava ESPOSIZIONE GIORNALIERA Accelerazione efficace equivalente ( ah,w ) eq(4) = [ ah.w(t) ] dt T t 4 0 t = durata totale della giornata lavorativa (ore) T 4 = esposizione di riferimento (4 ore/giorno) Esposizione ad accelerazioni variabili n ( ah,w) eq(t) = h,w eq(ti) T i= [(a ) ] ti Politecnico di Torino Pagina di 9

12 3 VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE Tempo di esposizione prima dell insorgenza del dito bianco [anni] Accelerazione efficace [m/s ] 4 Accelerazione efficace [m/s ] ESEMPIO Utilizzo del martello pneumatico Frequenza [Hz] Politecnico di Torino Pagina di 9

13 5 PROVVEDIMENTI PREVENTIVI Di carattere tecnico Impiegare macchine con vibrazioni contenute Regolare manutenzione in conformità alle indicazioni del fabbricante Di carattere organizzativo Addestramento dei lavoratori Organizzare il lavoro con periodi di riposo Di carattere sanitario Acquisire informazioni esposizioni pregresse Informazione dei lavoratori sui rischi Visite preventive per valutare l idoneità e controlli sanitari periodici 6 ESPOSIZIONE DELL INTERO CORPO Nei Paesi Europei il 4 7 % dei lavoratori esposti a condizioni potenzialmente dannose per la salute. Lavoratori a rischio: conducenti di automobili, di macchine movimento terra, di carrelli elevatori ecc. addetti alle presse, magli ecc. Effetti sull uomo Fastidio e riduzione delle capacità lavorative Disturbi muscolo - scheletrici Altri disturbi (apparato digerente ecc.) Politecnico di Torino Pagina 3 di 9

14 7 VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE A VIBRAZIONI DELL INTERO CORPO DRAFT ISO 63:995 Coordinate di riferimento 8 VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE METODO BASE Fattore di cresta = Accelerazione max < 0, 9 Valore efficace Valore efficace dell accelerazione ponderata a w = T aw T 0 Vibrazione totale ponderata w ( t) dt ( k a + k a k a ) x wx y [m/s ] a = + wy z wz [m/s ] Politecnico di Torino Pagina 4 di 9

15 9 CURVE DI PONDERAZIONE Spettro di frequenze: 0,5 80 Hz Valutazione indipendente per ogni asse asse z assi x e y 30 VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI SULLA SALUTE Accelerazione ponderata [m/s ] Rischio elevato Zona di attenzione Rischio non valutabile Tempo di esposizione [ore] Politecnico di Torino Pagina 5 di 9

16 3 VALUTAZIONE DEL COMFORT Valutazione indipendente per ogni asse della : Vibrazione Traslazionale Vibrazione Rotazionale Diversi valori di ponderazione (w) e del coefficiente k per vibrazioni multiassiali in differenti posture: seduta in piedi sdraiata 3 VIBRAZIONI NEGLI EDIFICI UNI 964:990 VALUTAZIONE DEL COMFORT Fonti delle vibrazioni Esterne all edificio (veicoli, metropolitana ecc.) Interne all edificio (autoclave, ascensore ecc.) Tipo di vibrazioni di livello costante di livello non costante impulsive Spettro 0 80 Hz Politecnico di Torino Pagina 6 di 9

17 33 SISTEMA DI RIFERIMENTO 34 GRANDEZZA DI RIFERIMENTO Attenuazione [db] Livello efficace di vibrazione [db] a L = 0 log 0 a 0 a 0 = 0-6 m/s [Hz] Politecnico di Torino Pagina 7 di 9

18 35 MISURE DI ACCELERAZIONE Livello di accelerazione complessiva ponderata L w = 0 log 0,L i,w ( 0 ) dove L i, w = livelli per terzi d ottava ponderati in frequenza Vibrazioni di livello non costante L w,eq T a = w(t) 0log T a0 0 dove T = tempo di rilevazione i dt 36 VALUTAZIONE DEL DISTURBO Limiti al di sopra dei quali le vibrazioni sono considerate oggettivamente disturbanti Vibrazioni lungo l asse z a w [m/s ] L w [db] Aree critiche Abitazioni (notte) Abitazioni (giorno) Uffici Fabbriche e cantieri Politecnico di Torino Pagina 8 di 9

19 37 VALUTAZIONE DEL DISTURBO Limiti al di sopra dei quali le vibrazioni sono considerate oggettivamente disturbanti Vibrazioni lungo gli assi x e y a w [m/s ] L w [db] Aree critiche 3, Abitazioni (notte) 5, Abitazioni (giorno) 7, Uffici 4, Fabbriche e cantieri 8, Politecnico di Torino Pagina 9 di 9