Vibración industrial en general: clasificación, tipos y su interacción

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La vibración de producción representa un peligro tanto para la salud humana como para las estructuras de construcción y los equipos de proceso. Bajo la influencia de las vibraciones mecánicas, se acelera el desgaste de las máquinas, se reduce el período de tiempo entre sus reparaciones y se reduce la precisión de los instrumentos de medición y el equipo de control. Transmitidas a través de cimientos sólidos, las vibraciones también afectan a otras instalaciones ajenas a la producción y al personal de mantenimiento. La evaluación de las fluctuaciones perjudiciales está incluida en el sistema de evaluación sanitaria e higiénica de las condiciones de trabajo.

Concepto general

La vibración de producción se produce como resultado de la vibración mecánica de las máquinas en funcionamiento, el movimiento de fluidos y otras influencias desequilibradas. Un mayor nivel de vibración tiene un impacto negativo en la salud humana, reduce su rendimiento y, con una exposición prolongada, provoca enfermedades profesionales. Por lo tanto, los problemas de lucha contra las vibraciones mecánicas en el saneamiento son de particular importancia.

La vibración se puede transmitir a una persona directamente a través del contacto con equipos o herramientas,e indirectamente, a través de los elementos de los locales industriales. Los requisitos para controlar este factor desfavorable y sus valores máximos permitidos se establecen en varios documentos reglamentarios (SN 2.2.4-2.1.8.566-96, SP 1102-73, GOST 12.1.012-2004, SanPiN 2.2. 4.3359-16 y otros).

Vistas

La clasificación de las vibraciones industriales se realiza según varios criterios:

1. Por localización:

• General. Dicha vibración afecta el sistema nervioso, musculoesquelético, cardiovascular, tracto gastrointestinal (dolor en el estómago o en la región epigástrica inferior). Con una exposición prolongada, puede ocurrir la enfermedad de las vibraciones, una patología incurable.
• Local (local), transmitido a las extremidades de una persona cuando descansa sobre una superficie vibratoria.

2. Por origen:

• Para fluctuaciones locales: de herramientas manuales accionadas o no accionadas.
• Para vibración general: Categoría I, II y III (descritas a continuación).

3. Dirección en el espacio: X, Y, Z-oscilaciones. Los más peligrosos son los que se dirigen a lo largo del eje del cuerpo.

4. Espectro:

• Banda estrecha (el nivel de vibraciones de un tercio de octava a controlar es 15 dB superior al de las secciones vecinas del mismo ancho).
• Banda ancha (su espectro es continuo por más de 1 octava).

5. Frecuencia:

• Baja frecuencia (<4 y <16 Hz para vibraciones generales y locales respectivamente).
• Frecuencia media(<16 y <63 Hz); o alta frecuencia (<63 y <1000 Hz respectivamente).

6. Por duración:

• Permanente.
• Periódico (fluctuante, intermitente, impulsivo).

Tipos de vibración industrial en general

Las vibraciones generales por fuente se dividen en 3 tipos:

1. Transporte (máquinas como tractores, transporte de minas, cosechadoras, camiones, quitanieves son más susceptibles a ellos);
2. Transporte y tecnología (que se produce al moverse a lo largo de la superficie de las instalaciones industriales: excavadoras, grúas, máquinas de llenado de pisos para cargar la carga en el horno, material rodante para la construcción y reparación de vías férreas, adoquines de hormigón y otros equipos).
3. Tecnológicos, derivados de equipos estacionarios (máquinas, prensas, bombas, ventiladores, perforadoras, instalaciones químicas y petroquímicas y otros).

Características

Los principales indicadores que describen varios tipos de vibraciones industriales son los siguientes:

• Frecuencia circular (número de oscilaciones por segundo). Al medir vibraciones, el espectro de vibraciones se divide en bandas de frecuencia, para cada una de las cuales se estima la intensidad. Para ello se utilizan filtros de octava cuyo ancho de banda nominal es igual a una octava.
• Amplitud (desviación máxima) del movimiento vibratorio.
• El valor más alto o rms de la velocidad de vibración y la aceleración.

Fuentes

Las fuentes de producción de vibraciones, según el tipo de vibraciones generales, incluyen:

• banda estrecha: vehículos de construcción, tranvías, tractores, cosechadoras, tranvías, vagones de ferrocarril y locomotoras;
• poliarmónico (que cambia según una ley periódica): máquinas para trabajar el metal y la madera, motores de combustión interna, turbinas y generadores hidráulicos, compresores, máquinas textiles, vibrotransportadores;
• aleatorio y poliarmónico: máquinas perforadoras, grúas, martillos neumáticos y perforadoras de roca, máquinas de extracción de tierra y carbón.

La vibración local es generada por instrumentos como:

• rotativo (amoladoras y pulidoras, motosierras);
• llaves de impacto rotativas;
• percusión (martillos cinceladores, remachadoras);
• rotativas de impacto (herramientas mecanizadas para minería, punzones);
• presionando (tijeras con más de 500 golpes por minuto).

Las astilladoras, remachadoras, taladoras, trituradoras y otros trabajadores de metal están expuestos a esta vibración.

Razones

La causa de las vibraciones son los efectos de fuerza desequilibrada - alternativa o rotacional; interacciones de choque en engranajes, rodamientos, válvulas de motor y compresor, mecanismos de manivela. Las vibraciones mecánicas también pueden ocurrir en plantas y líneas robóticas.

Como factores de diseño y tecnología,locales industriales generadores de vibraciones, se pueden distinguir los siguientes:

• disposición incorrecta de bases y cimientos de equipos;
• rigidez excesiva de estructuras (fijación de plataformas de trabajo, asientos, mandos y otros elementos);
• características de diseño del equipo;
• errores tecnológicos en la fabricación de componentes (desequilibrio de volantes giratorios, ejes, errores en la fabricación de piezas);
• mala instalación del equipo en el sitio;
• aumento de carga o velocidad durante el funcionamiento;
• Mantenimiento preventivo programado inoportuno de los equipos.

Efecto en el cuerpo humano

El impacto de las vibraciones industriales en la salud humana es complejo:

• trastornos óseos y articulares - lesiones distróficas de la columna vertebral (osteocondrosis, espondilosis), disminución de la densidad ósea (osteoporosis);
• deterioro de la inmunidad celular y humoral;
• enfermedades cardiovasculares (angioespasmo - estrechamiento de los vasos sanguíneos, alteración de la circulación sanguínea y nutrición tisular, desarrollo de estasis venosa);
• microtraumatización de tejidos;
• disminución de la actividad de las enzimas de defensa antioxidantes;
• neuropatía.

Con la vibración local prolongada, se siente entumecimiento de los dedos, se desarrollan enfermedades de las articulaciones y neurosis de las extremidades. La vibración general también afecta el aparato vestibular, el tracto gastrointestinal, los órganos.sentidos (disminución de la agudeza visual y auditiva) y otros sistemas. Las vibraciones más dañinas son aquellas cuya frecuencia está en el rango de 3-30 Hz, ya que sus valores se acercan a las vibraciones naturales de los órganos humanos (hay un fenómeno de resonancia). Las vibraciones con una frecuencia de 6 a 9 Hz pueden causar la ruptura de órganos internos.

La gravedad de la influencia de las vibraciones mecánicas depende de los siguientes factores:

• composición espectral;
• dirección;
• sitio de impacto;
• duración.

Enfermedad por vibraciones

La influencia sistemática de la vibración industrial contribuye a la aparición de la enfermedad de la vibración. Es curable sólo en las primeras etapas. Posteriormente, si ocurren cambios irreversibles en los órganos internos, es imposible deshacerse de ellos.

Como signos subjetivos, esta patología se manifiesta en forma de los siguientes síntomas:

• mareos, dolores de cabeza, destellos de "moscas" en los ojos;
• dolor estallante en los brazos, peor de noche;
• entumecimiento, frialdad, palidez, hinchazón de los dedos; ardor, hormigueo en ellos;
• mal sueño;
• sentirse peor;
• disminución del rendimiento.

Otros signos también son característicos:

• hipotensión;
• insuficiencia multiorgánica causada por un riego sanguíneo insuficiente (en la etapa de descompensación);
• disminución del ritmo cardíaco;
• trastornos metabólicos (hipotiroidismo y otras patologías);
• reducirsensibilidad;
• angiodistonía;
• patologías del aparato locomotor (miofibrosis, artrosis) y otras.

Racionamiento

El racionamiento de la vibración de producción se lleva a cabo para excluir la posibilidad de enfermedades por vibración en los trabajadores y empleados. Los parámetros controlados están regulados por GOST 12.1.012-90, que contiene tablas con valores restrictivos de los principales indicadores.

Las normas sanitarias de vibración industrial de tipo general y local se normalizan en función de los valores medios geométricos de la frecuencia de oscilación. Hay varias clases de peligro en las que es posible la aparición de enfermedades vibratorias. El primero corresponde al nivel más mínimo (condiciones óptimas de trabajo), en el que no hay contacto con vibraciones generales y locales.

Las medidas sanitarias e higiénicas para prevenir las consecuencias negativas de las vibraciones mecánicas incluyen la certificación de los lugares de trabajo, la supervisión sanitaria preliminar y actual, el control sobre el uso de equipos de protección personal (guantes amortiguadores de vibraciones, zapatos).

Métodos

Existen varios métodos para evaluar las vibraciones industriales:

• frecuencia: se mide el espectro de vibración (los valores cuadráticos medios de la velocidad de vibración y la aceleración se calculan en bandas de frecuencia completas o 1/3 del rango);
• estimación total (integral) por frecuencia (valor ajustado de la velocidad de vibración y aceleración o sus indicadores logarítmicos);

integral, teniendo en cuenta la duración del efecto de la vibración por el valor equivalente

Los factores de peso se eligen de acuerdo con las recomendaciones de CH 2.2.4/2.1.8.566-96.

Instrumentos

La medición de vibraciones mecánicas en condiciones de trabajo se realiza con los siguientes instrumentos:

• vibrómetros (IShV-1, Assistant, VShV-003, modelos de Brüel & Kjær y otros);
• filtros de peso y paso de banda;
• sensores de vibración (serie DN fabricada por Vibropribor, Brüel & Kjær y otros);
• medidores de nivel de sonido (para detectar niveles equivalentes en bandas de frecuencia comunes);
• registradores de nivel;
• magnetógrafos para registrar vibraciones para realizar análisis de frecuencia, calcular el nivel equivalente.

Los puntos de medición se seleccionan en superficies en contacto con el cuerpo humano. Si el lugar de trabajo no es permanente, entonces el control se realiza al menos en 3 puntos con máxima vibración. Para medir la vibración general, se eligen instrumentos con una mayor sensibilidad. Los sensores de vibración se instalan en tres planos mutuamente perpendiculares.