La valutazione del rischio da vibrazioni trasmesse al corpo: azioni preventive e casi-studio

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1 La valutazione del rischio da vibrazioni trasmesse al corpo: azioni preventive e casi-studio 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 L esposizione umana a vibrazioni meccaniche rappresenta un fattore di rischio rilevante per i lavoratori esposti. 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 (mani, piedi ecc.), frequenza della vibrazione, direzione di propagazione, tempo di esposizione. 3

4 Definizioni Si definiscono vibrazioni i processi dinamici indotti in corpi elastici da sollecitazioni aventi carattere ripetitivo nel tempo. I parametri caratterizzanti una vibrazione sono la frequenza, la lunghezza d onda, l ampiezza, la velocità e l accelerazione. 4

5 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. 5

6 Frequenza delle Vibrazioni - 2 Per frequenze più elevate, 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 6

7 Vibrazioni ad alta frequenza Alle alte frequenze (circa maggiori di 80 Hz) in adiacenza del punto di contatto con il corpo vibrante ogni suo componente reagisce alla sollecitazione in modo diverso a seconda delle caratteristiche di massa, inerzia, caratteristiche di risonanza, ecc. 7

8 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) 8

9 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 Questa ultima grandezza fisica utilizzata per indicare l ampiezza della vibrazione è più significativa di altre grandezze fisiche - la velocità (espressa in m/sec) o lo spostamento (espresso in m). Infatti l accelerazione è rappresentativa delle variazioni di stimoli generati delle vibrazioni e avvertiti dall uomo (forze in gioco). 9

10 I parametri di interesse Nel campo dell igiene industriale viene utilizzato il valore efficace, espresso in m/sec 2 (o in multipli di g, accelerazione di gravità: 1g = 9,8 m/sec 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 [a 2 (t)] 10

11 La ponderazione in frequenza La misura di 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. 11

12 Il parametro A(8) Dopo che il segnale è stato filtrato o ponderato in frequenza e dopo che si è calcolato (o scelto), il valore aw deve poi essere rapportato alle effettive ore di lavoro, secondo il principio di uguale energia : A(8) = A (w)eq (T e /8) 1/2 (il sistema non è lineare) Si ottiene così il parametro A(8) utilizzato per la valutazione del rischio da vibrazioni (sia H.A.V. che W.B.V.) 12

13 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:

14 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 manobraccio 14

15 Il D. lgs.. 81 /08 Capo III CAPO III PROTEZIONE DEI LAVORATORI DAI RISCHI DI ESPOSIZIONE A VIBRAZIONI N 7 articoli (da art. 199 a art. 205) Articolo Campo di applicazione 1. Il presente capo prescrive le misure per la tutela della salute e della sicurezza dei lavoratori che sono esposti o possono essere esposti a rischi derivanti da vibrazioni meccaniche. 2. Nei riguardi dei soggetti indicati all articolo 3, comma 2, del presente decreto legislativo le disposizioni del presente capo sono applicate tenuto conto delle particolari esigenze connesse al servizio espletato, quali individuate dai decreti ivi previsti. 15

16 Articolo Definizioni Il D. lgs.. 81 /08 Articolo Ai fini del presente capo, si intende per: a) vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio: le 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; b) 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; 16

17 Articolo Definizioni Il D. lgs.. 81 /08 Articolo 200 c) 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; d) esposizione giornaliera a vibrazioni trasmesse al corpo intero A(8): [ms-2]: valore mediato nel tempo, ponderato, delle accelerazioni misurate per una giornata lavorativa nominale di otto ore. 17

18 Il D. lgs.. 81 /08 Articolo 201 Articolo Valori limite di esposizione e valori d azione 1. Ai fini del presente capo, si definiscono i seguenti valori limite di esposizione e valori di azione. a) per le vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio braccio: 1) il valore limite di esposizione giornaliero, normalizzato a un periodo di riferimento di 8 ore, è fissato a 5 m/s 2 ; mentre su periodi brevi è pari a 20 m/s 2 ; 2) il valore d'azione giornaliero, normalizzato a un periodo di riferimento di 8 ore, che fa scattare l'azione, è fissato a 2,5 m/s 2. 18

19 Articolo Valori limite di esposizione e valori d azione b) per le vibrazioni trasmesse al corpo intero: 1) il valore limite di esposizione giornaliero, normalizzato a un periodo di riferimento di 8 ore, è fissato a 1,0 m/s 2 ; mentre su periodi brevi è pari a 1,5 m/s 2 ; 2) il valore d'azione giornaliero, normalizzato a un periodo di riferimento di 8 ore, è fissato a 0,5 m/s 2. 2 Nel caso di variabilità del livello di esposizione giornaliero va considerato il livello giornaliero massimo ricorrente. Il D. lgs.. 81 /08 Articolo

20 Articolo Valutazione dei rischi Il D. lgs. 81 /08 Articolo Nell'ambito di quanto previsto dall articolo 181, il datore di lavoro valuta e, quando necessario, misura, i livelli di vibrazioni meccaniche cui i lavoratori sono esposti. (arresto da tre a sei mesi o ammenda da a euro il datore di lavoro) 20

21 Il D. lgs. 81 /08 Articolo 202 Articolo Valutazione dei rischi 2. Il livello di esposizione alle vibrazioni meccaniche può essere valutato mediante l'osservazione delle condizioni di lavoro specifiche e il riferimento ad appropriate informazioni sulla probabile entità delle vibrazioni per le attrezzature o i tipi di attrezzature nelle particolari condizioni di uso reperibili presso banche dati dell'ispesl o delle regioni o, in loro assenza, dalle informazioni fornite in materia dal costruttore delle attrezzature. 21

22 Il D. lgs. 81 /08 Articolo 202 Articolo Valutazione dei rischi Questa operazione [VALUTAZIONE MEDIANTE BANCHE DATI] va distinta dalla misurazione, che richiede l'impiego di attrezzature specifiche e di una metodologia appropriata e che resta comunque il metodo di riferimento. 22

23 Articolo Valutazione dei rischi Il D. lgs. 81 /08 Articolo L'esposizione dei lavoratori alle vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio è valutata o misurata in base alle disposizioni di cui all' ALLEGATO XXXV, parte A. (arresto da tre a sei mesi o ammenda da a euro il datore di lavoro) 4. L'esposizione dei lavoratori alle vibrazioni trasmesse al corpo intero è valutata o misurata in base alle disposizioni di cui all' ALLEGATO XXXV, parte B. (arresto da tre a sei mesi o ammenda da a euro il datore di lavoro) 23

24 Articolo Valutazione dei rischi Il D. lgs. 81 /08 Articolo Ai fini della valutazione di cui al comma 1, il datore di lavoro tiene conto, in particolare, dei seguenti elementi: a) il livello, il tipo e la durata dell'esposizione, ivi inclusa ogni esposizione a vibrazioni intermittenti o a urti ripetuti; b) i valori limite di esposizione e i valori d'azione specificati nell'articolo 201; c) gli eventuali effetti sulla salute e sulla sicurezza dei lavoratori particolarmente sensibili al rischio con particolare riferimento alle donne in gravidanza e ai minori; 24

25 Il D. lgs. 81 /08 Articolo 202 Articolo Valutazione dei rischi d) gli eventuali effetti indiretti sulla sicurezza e salute dei lavoratori risultanti da interazioni tra le vibrazioni meccaniche, il rumore e l'ambiente di lavoro o altre attrezzature; e) le informazioni fornite dal costruttore dell'attrezzatura di lavoro; f) l'esistenza di attrezzature alternative progettate per ridurre i livelli di esposizione alle vibrazioni meccaniche; g) il prolungamento del periodo di esposizione a vibrazioni trasmesse al corpo intero al di làl delle ore lavorative, in locali di cui è responsabile; 25

26 Articolo Valutazione dei rischi Il D. lgs. 81 /08 Articolo 202 h) condizioni di lavoro particolari, come le basse temperature, il bagnato, l elevata umidità o il sovraccarico biomeccanico degli arti superiori e del rachide; i) informazioni raccolte dalla sorveglianza sanitaria, comprese, per quanto possibile, quelle reperibili nella letteratura scientifica. (arresto da tre a sei mesi o ammenda da a euro il datore di lavoro) 26

27 Il D. lgs.. 81 /08 Per la valutazione dell entità del rischio da vibrazioni il Testo Unico ha recepito in toto quanto stabilito dalle Norme ISO : ISO 2631:1997 vibrazioni al corpo intero ISO 5349:2007 vibrazioni al sistema manobraccio 27

28 Le vibrazioni al sistema mano-braccio Le vibrazioni al sistema mano-braccio sono state studiate molto di più negli anni e i fenomeni correlati sono molto più noti dal punto di vista medico (Raynaud, epicondiliti, S.T.C., etc.) Di contro la misurazione delle vibrazioni al sistema mano-braccio è molto più difficoltosa e può essere soggetta ad errori di grande entità da parte dell operatore e di difficile rinvenimento. 28

29 Vibrazioni mano-braccio calcolo del parametro A(8) 1/2 A(8) = A(w)sum (Te/8) 1/2 Te Durata complessiva giornaliera di esposizione a vibrazioni (ore) A(w)sum = (a 2 wx + a 2 wy + a 2 wz) 1/2 awx; awy; awz Valori r.m.s dell'accelerazione ponderata in frequenza (in m/s 2 ) lungo gli assi x, y, z (ISO : 2001) 29

30 Calcolo del parametro A(8) in presenza di più macchine 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)sum (Te/8) 1/2 30

31 La scheda del rischio in presenza di più macchine 31

32 La stima del rischio Vibrazioni mano-braccio Vibrazioni mano-braccio: il livello di esposizione si valuta con 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) = 2,5 m / s 2 Valore limite giornaliero di esposizione A(8) = 5 m / s 2 32

33 Le misure di vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio Le misure delle vibrazioni al sistema mano-braccio sono caratterizzate da: Continue variazioni nella forza di prensione e / o di spinta dell utensile da parte dello stesso operatore (trapani, avvitatori, etc.) Variazioni nella forza di prensione e/o di spinta dell utensile in operatori diversi 33

34 Le misure di vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio Pertanto, a rigore, le misure di vibrazioni mano-braccio andrebbero ripetute per ogni caso, potendo essere la misura variabile in funzione della maggiore forza di presa e di altri parametri di interesse. Per compensare le differenze di spinta / prensione tra diversi operatori, ad esempio, necessiterebbe, ogni volta ponderare la misura con un dinamometro ed altri strumenti. 34

35 Errori nelle misure di vibrazioni mano-braccio Le misure delle vibrazioni al sistema mano-braccio sono inoltre caratterizzate da: possibili gravi errori di posizionamento del trasduttore di misura da parte di chi effettua la misura errori di fissaggio del trasduttore all utensile errori di tipo elettrico nelle connessioni del trasduttore allo strumento di misura (fenomeni dovuti alle connessioni dei sensori, DC-Shift, etc.) 35

36 STRUMENTI VIBRANTI ADEGUATAMENTE STIMATI Gli strumenti vibranti che notoriamente trasmettono vibrazioni al sistema mano-braccio in modo rilevante e presi di solito adeguatamente in considerazione sono: martelli pneumatici demolitori motoseghe levigatrici roto-orbitali 36

37 Gli strumenti vibranti che trasmettono vibrazioni al sistema mano-braccio in modo rilevante ma che sovente non vengono adeguatamente stimati sono: Avvitatori Decespugliatori STRUMENTI VIBRANTI NON ADEGUATAMENTE STIMATI In particolare vengono riportati tempi molto ridotti e poco verosimili di utilizzo 37

38 Dispositivi di protezione vibrazioni mano-braccio La norma di riferimento per i Dispositivi di Protezione Individuale in ambito vibrazioni al sistema mano-braccio è la UNI EN ISO (1998) dal titolo: Vibrazioni e urti meccanici - Vibrazioni al sistema mano-braccio - Metodo per la misurazione e la valutazione della trasmissibilità delle vibrazioni dai guanti al palmo della mano. 38

39 Guanti antivibrazioni La certificazione di un guanto come DPI antivibrazionale secondo la Norma UNI EN ISO (1998) non prevede che vengano fornite le curve di attenuazione delle vibrazioni nell intervallo di interesse igienistico (6, Hz) Può quindi accadere che un guanto in grado di fornire sufficiente attenuazione per un dato utensile vibrante non superi il test e, viceversa, che un guanto non idoneo a quell utensile utensile sia certificato come antivibrante 39

40 Spettri e trasmissibilita La norma sui dispositivi di protezione dalle vibrazioni distingue due spettri di frequenze di vibrazione: spettro M (medie frequenze, fra i 16 e 400 Hz) spettro H (alte frequenze, tra i 100 e 1600 Hz) Per entrambi gli spettri, M e H, viene calcolata la trasmissibilità o fattore di trasmissione del guanto 40

41 Dispositivi di protezione Un guanto può essere considerato antivibrazione quando: TRM < 1.0 e TRH < 0.6 tutte le dita del guanto hanno le stesse proprietà (materiali e spessore) della parte del guanto che ricopre il palmo della mano. TRM = trasm. media corretta per le medie freq. (spettro M) TRH = trasm. media corretta per le alte freq. (spettro H) 41

42 Grafico trasmissibilita frequenza Tutti i materiali indicati nel grafico iniziano ad attenuare a frequenze maggiori di circa 32 Hz. 42

43 Efficacia dei guanti I D.P.I. iniziano ad attenuare a freq. maggiori di circa 32 Hz TAB.1 Livelli di protezione minimi ottenibili dai guanti antivibrazione stimati, in accordo con la norma EN ISO (1998) FONTE: I. Pinto (dal sito ISPESL) Tipologia di utensile Utensili di tipo percussorio Scalpellatori- scrostatori Martelli rivettatori Martelli Perforatori Martelli Demolitori e Picconatori Trapani a percussione Avvitatori ad impulso Martelli Sabbiatori Cesoie e Roditrici per metalli Martelli piccoli scrostatori Utensili di tipo rotativo Levigatrici orbitali e roto-orbitali Seghe circolari e seghetti alternativi Smerigliatrici angolari e assiali Motoseghe Decespugliatori Attenuaz.(%) < 10% < 10% < 10% < 10% < 10% < 10% < 10% < 10% < 10% 40% - 60% 10% - 20% 40% - 60% 10% - 20% 10% - 20% 43

44 Riduzione del rischio vibrazioni mano-braccio Poiché i DPI anti-vibrazione non sono completamente efficienti ed in grado di proteggere adeguatamente i lavoratori, per riportare i livelli di esposizione al di sotto dei valori limite fissati dalla Legge e dalle Direttive CE, in molti casi la riduzione del rischio alla fonte è l unica misura da adottare. 44

45 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 45

46 Obblighi del datore di lavoro c) fornitura di attrezzature accessorie per ridurre i rischi di lesioni quali ad esempio i guanti anti-vibrazione d) adeguati programmi di manutenzione delle attrezzature di lavoro e del luogo di lavoro e) progettazione e assetto dei luoghi e dei posti di lavoro 46

47 Obblighi del datore di lavoro f) Adeguato addestramento specifico dei lavoratori per l utilizzo corretto e sicuro delle attrezzature di lavoro, e in particolare: corrette modalità di prensione e di impugnatura degli utensili adozione di procedure di lavoro idonee al riscaldamento delle mani prima e durante il turno di lavoro esercizi e massaggi alle mani da effettuare durante le pause di lavoro limitazione della durata e intensità dell esposizione orari di lavoro adeguati con appropriati periodi di riposo fornitura di indumenti di protezione dal freddo e dall umidità. 47

48 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) 48

49 Il rischio da vibrazioni al corpo intero Studi di biodinamica hanno tuttavia 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 10 Hz (camion, furgoni, etc.). Le conseguenze sono danni strutturali a carico dei corpi vertebrali, dischi ed articolazioni intervertebrali. 49

50 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. 50

51 Patologie da vibrazioni al corpo intero Vi è, inoltre, una sufficiente evidenza epidemiologica che il rischio di insorgenza di patologie del rachide lombare aumenta con l aumentare della durata dell intensità delle esposizione a vibrazioni trasmesse al corpo intero. 51

52 Le misure di vibrazioni trasmesse al corpo intero Si rende necessaria una valutazione per analisi in frequenza, caso per caso bisogna conoscere la regione di ingresso, la direzione di azione, la durata, e l accelerazione. l 52

53 Vibrazioni corpo intero calcolo del parametro A(8) La valutazione del livello di esposizione alle vibrazioni trasmesse al corpo intero si basa principalmente sulla determinazione del valore di esposizione giornaliera normalizzato ad 8 ore di lavoro, A(8) (m/s2), 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) 53

54 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 54

55 La scheda del rischio in presenza di più macchine 55

56 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 56

57 Problematiche connesse all uso delle Banche Dati Le misure di vibrazioni al sistema mano-braccio sono soggette a rilevanti errori da parte del misuratore e per via della variabilità delle forze in gioco, sono anche più difficili da effettuare Le misure di vibrazioni al corpo intero hanno carattere di maggiore ripetibilità e sono più facili da effettuare. Necessitano tuttavia di analisi dello spettro in frequenza, che non sono mai riportate nelle Banche Dati (salvo casi particolari). 57

58 GRAZIE PER L ASCOLTO 58