A IMPORTÂNCIA DA AVALIAÇÃO DA VIBRAÇÃO NO CORPO HUMANO REGAZZI, Rogério Dias 1; XIMENES, Gilmar Machado2 INMETRO, Rio de Janeiro, Brasil 3R Brasil Tecnologia Ambiental, Rio de Janeiro, Brasil
1 - INTRODUÇÃO Vibração é movimento periódico, ou aleatório, de um elemento estrutural ou peça de uma máquina: movimento repetitivo a partir de uma posição de repouso. Embora Embora pratic praticamen amente te ine inevit vitáve ávell e alg alguma umass vezes vezes até nece necessá ssária ria,, ela pod podee causar problemas de saúde para quem sofre seus efeitos. Estes problemas podem ir desde a sensação de enjôo, quando se viaja de navio ou avião, até a trepidação incômoda de britadeiras ar comprimido. Os engenheiros sabem que a vibração pode danificar máquinas e estruturas, e por isto mesmo deve ser controlada e/ou isolada. Da mesma forma, o corpo humano também pode ser afetado – daí a necessidade de medir e estabelecer limites para a vibração, como agente de insalubridade no trabalho.
2 – NORMAS E LEIS No Brasil a Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho e Emprego, NR15 anexo 8, faz referência a necessidade de medição da exposição a vibrações no trabalhador e indica duas normas ISO: ISO 2631 – Vibração transmitida para corpo inteiro (nova versão 1999) ISO 5349 – Vibrações localizadas ( mãos e braços ) A ACGIH faz referências a limites admissíveis para tempo de exposição a vibrações localizadas podendo ser utilizados como critério de avaliação já que a ISO 5349 é muito superficial, isto é, não há um limite estabelecido e sim umas probabilidades de ocorrência de determinadas lesões. Segundo a NR-15 a exposição a vibrações acima dos limites de tolerância é considerada insalubre de grau médio, isto é, deve-se conceder ao empregado um adicional de 20% do salário mínimo aos seus proventos. No passado a avaliações de vibração no corpo humano era pouco realizada visto que normalmente quanto se está num ambiente com vibrações elevadas o nível de pressão pressão sonora (ruído) (ruído) é bastan bastante te elevado. No entanto, entanto, a avaliação avaliação da
atividade por meio da áudio-dosimetria de ruído já caracterizava a atividade como insalubre, também de grau médio. Com as recentes mudanças nas leis a necessidade de medição da vibração nos traba trabalh lhad ador ores es vem vem au aumen menta tando ndo.. Ca Caso so ha haja ja,, po porr exem exempl plo, o, um laud laudoo com respaldo respaldo de médico do Trabalho Trabalho ou Engenheiro Engenheiro de Segurança Segurança do Trabalho Trabalho que evidencia a eficácia das medidas de controle coletivo ou individual (EPC ou EPI) para o ruído ocupacional, isto é, neutralizando a exposição, a atividade não é mais considerada insalubre para ruído; ficando a pergunta: - e a exposição à vibração. Outro ponto importante é que na falta da medição de vibração não houve o acompanhamento dos trabalhadores que passaram a apresentar doenças sem saber das causas. Um bom exemplo são alguns operadores de empilhadeira que por apresentarem problemas de coluna são desviados das suas funções sem receber nenhum benefício ou indenização por não ficar claro o nexo causal com a atividade executada. Por Por esse essess mo motitivo voss rece recent ntem emen ente te o MPAS MPAS (Min (Minis isté téri rioo da Prev Previd idên ênci ciaa e Assistência Social) através do INSS e por meio das Instruções Normativas 99 e 100 de 2004, vem exigindo das empresas laudos ambientais das condições de trabal trabalho ho (LTCA (LTCAT) T) nas ativid atividades ades onde pod podee ocorrer ocorrer exp exposi osição ção a vib vibraç rações ões elevadas. A não existência dos documentos incorre numa multa de R$991,02 por laudo inexistente e denúncia da empresa ao Ministério Público. Deve-se lembrar lembrar que o direito de ação trabalhista trabalhista prescreve prescreve em dois anos após a dispensa ou demissão, passível somente o pleito dos últimos cinco anos. Alem disso indenizações devido a acidente de trabalho na área cível previdenciário, prescreve em 5 anos (lei 8213 de 1991 artigo 104) e, as reparações civis (contra o empregad empregador) or) prescr prescreve evem m em 3 ano anoss (art 206 § 3º, V do novo código código civil civil brasileiro). O acid aciden ente te de traba trabalh lhoo po pode de acar acarre reta tarr vária váriass cons conseqü eqüên ênci cias as jurí jurídi dica cass ao empregador, resultando, inclusive, na indenização ou, até mesmo, numa ação criminal. Doença ocupacional devido à exposição a agentes físicos, químicos ou biológicos são consideradas acidente de trabalho.
3 - CONSCIENTIZAÇÃO DA D A NECESSIDADE NECESSIDADE DE MEDIÇÃO Na dé déca cada da de 80 o De Depa part rtam amen ento to Exec Execut utiv ivoo de Saúd Saúdee e Segu Segura ranç nçaa da Ingl Inglat ater erra ra (vinc vincul ulad adoo ao HSE) HSE) rev evel elou ou qu quee ap apro roxi xim mad adam amen entte 19 mil trabalhadores de fundições e siderúrgicas eram regularmente expostos a níveis perigosos de vibração nos braços e mãos (HAV, Hand Arm Vibration). A matéria também mostrou que entre estes trabalhadores, cerca de 10 mil utilizavam ferramentas de alta vibração.
O HSE HSE (Hea (Healtlthh & Safe Safety ty Exec Execut utiv ive) e) é resp respon onsá sáve vell po porr um umaa camp campan anha ha denom den omin inad adaa “Saú “Saúde de Boa Boa é Ne Negó góci cioo Bom” Bom” (GHG (GHGB, B, Go Good od He Heal alth th is Go Good od Business Business), ), cuj cujaa finali finalidade dade é con consci scient entiza izarr os emprega empregador dores es sob sobre re ques questõe tõess relaci relacionad onadas as à saúd saúdee e doe doenças nças ocup ocupaci acionai onais. s. Até ent então, ão, est estas as inicia iniciativa tivass tinham como objetivo reduzir os riscos de doenças como surdez, dermatites e asma, entre outras. Campanhas sobre a vibração nos braços e mãos tiveram início em 1998. Os principais temas obordados são: • • •
Lesões que podem incapacitar os trabalhadores; Os riscos podem ser controlados; O baixo custo das ações para reduzir os riscos no trabalho.
Como exem Como exempl ploo da inic inicia iatitiva va da camp campan anha ha é a expo exposi siçã çãoo à vibr vibraç ação ão de atividades de acabamento ou preparação de peças mecânicas que podem ser reduzidas caso a simplificação do produto o torne compatível com a produção mecanizada ou o acabamento superficial necessário seja alcançado por meio químico ao invés de mecânico. Há diversos casos em fundições nas quais os process processos os de produç produção ão foram foram altera alterados dos ou aut automa omatiz tizados ados,, result resultando ando em menor men ores es exp expos osiç içõe õess à vibr vibraç ação ão e ma maio iorr lucr lucrat ativi ivida dade. de. Co Como mo exe exemp mplo los, s, é possível citar a instalação de uma máquina de cortar automática que diminuiu a necessidade de remover as rebarbas das peças e introduziu dispositivos que reduziram em 25% a exposição à vibração dos componentes. Os riscos riscos das vibrações localizadas localizadas em operadores operadores de moto-serra moto-serra também são muito grandes o que implicou em regulamentações severas na Inglaterra e nos EUA. Com relação a vibração transmitida no corpo inteiro as atividades mais freqüe freqüente ntess onde est estas as são enc encont ontrad radas as são relaci relaciona onadas das a: mot motori orista stass de ônibus, ôni bus, cam caminh inhão, ão, trator trator;; ope operad radore oress de emp empilh ilhadei adeira, ra, cortad cortador or de grama, grama, marinheiros, entre outras. O fato de braços e mãos estarem expostos a uma vibração intensa pode causar um problema denominado Síndrome da Vibração das Mãos e Braços (HAVS, Hand Arma Vibration Syndrome)[2]. Provavelmente, a doença mais freqüente é causada por uma anormalidade da circulação sangüínea denominada de branco de vibr vibraação (VWF, WF, Vibration White Pinger), cujos sintomas são o empalidecimento da pessoa e períodos de intensas dores, além da necessidade de evit evitar ar at ativ ivid idad ades es fria friass e úm úmid idas as.. Ou Outr tras as lesõ lesões es são cara caract cter eriz izad adas as po por r prob proble lema mass no noss ne nerv rvos os como como do dorm rmên ência cia,, form formig igam amen ento to e difi dificu culd ldad adee para para executar tarefas como apertar botões. A vibração transmitida ao corpo interiro geralmente menos prejudiciais devido à atividade executada também causa lesões graves. O corpo humano reage às vibrações de maneiras diversas, a sensibilidade às vibrações longitudinais (ao longo do eixo z, da coluna vertebral) é diferente da sensibilidade transversal (eixos x ou y, ao longo dos braços ou através do tórax). Dentro de cada direção, a sensibilidade também varia com a freqüência (“resposta em freqüência do
corpo”), isto é, para uma determinada freqüência, a aceleração tolerável (em m/s2) é diferente da aceleração tolerável em outra freqüência. Os problemas mais comuns são náuseas e enrijecimento na coluna.
4 - DE ONDE VEM A VIBRAÇÃO? VIBRAÇÃO? Na prática, é muito difícil evitar a Vibração. Geralmente ela ocorre por causa dos efeitos dinâmicos de tolerâncias de fabricação, folgas, contatos, o atrito entre peça pe çass de um umaa máq áqui uina na e, aind ainda, a, de devi vido do a for força çass de dese sequ quililiibrad bradas as de componentes rotativos e de movimentos alternados. É comum acontecer que vibrações insignificantes excitem as freqüências de outra peças da estrutura fazendo com que sejam ampliadas, transformando-se em vibrações e ruídos indesejados. Entretanto, às vezes, a vibração mecânica realiza um trabalho útil. Por exemplo, podemos provocar a vibração intencionalmente em dispositivos alimentadores de componentes ou peças numa linha de produção, em compactadores de concreto, em banhos de limpeza ultra-sônicos, em britadores e bate-estacas. Máquinas vibratórias de ensaio são bastante usadas para transmitir um certo nível nív el cont contro rola lado do de Vibra ibraçã çãoo ao aoss conj conjun unto toss e subc subconj onjun unto tos. s. É ne neces cessá sári rioo examinar suas respostas físicas e funcionais, de modo a assegurar de sua resistência à vibração ambiental. Uma exigência básica de todo trabalho vibratório, seja no projeto das máquinas que usam energia vibratória, seja obtendo e mantendo o bom funcionamento de aparelhos mecânicos, está na capacidade de se conseguir uma avaliação exata dessa vibração por meio da medição e análise. Uma das pesquisas mais conhecidas sobre valores admissíveis para a vibração de máquinas em geral é o VDI2056, compilado pelo “VDI Vibration Expert Comittee of Germany”. A ISO ISO também mostra como medir e calcular os valores admissíveis de vibração em termos do rigor da vibração. Estes valores permitidos são, como valores recomendados experimentais, variáveis de acordo com a condição de instalação das máquinas ou dispositivos. As vibrações indesejadas além de prejudicar o funcionamento das máquinas, quando transmitida ao ser humano pode causar enjôo, diminuição da capacidade de trabalho ou lesões graves.
5 - QUANTIFICANDO A VIBRAÇÃO VIBRAÇÃO Consid Cons ider eram amos os a am ampl plititud udee da on onda da do diap diapas asão ão em vibr vibraç ação ão,, como como o deslocamento físico dos pontos do diapasão para os dois lados de sua posição de equilíbrio. Além do deslocamento, também se pode descrever o movimento
do braço do diapasão em termos de velocidade e aceleração. A forma e o período da Vibração permanecem inalterados, quer seja o deslocamento, a velocidade ou a aceleração que esteja sendo examinada. A principal diferença está na defasagem entre as curvas de amplitude x tempo. Porta Portant nto, o, a am ampl plititud udee de Vibr Vibraç ação, ão, qu quee é a cara caract cter erís ístitica ca qu quee de descr screve eve a severidade da vibração, pode ser quantificada de diversas maneiras: •
O valor de pico-a-pico é muito útil porque indica a excursão máxima da onda, uma quantidade na qual, por exemplo, o deslocamento vibratório de uma peça da máquina atinge um ponto crítico quanto às considerações de máxima tensão ou de folga mecânica.
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O valor de pico é especialmente útil para indicar o nível de curta duração dos choques, etc. Porém os valores de pico só indicam o nível máximo que ocorreu, sem considerar a forma de onda.
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O valor médio retificado, por outro lado, certamente leva em conta a forma da onda, mas é considerado de interesse prático limitado e não tem uma relação direta com qualquer quantidade física útil.
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O valor eficaz (rms) é a medida mais importante de amplitude, porque leva em conta tanto a cronologia da onda, como também considera o valor de amplitude que está diretamente ligado à energia contida na onda, e, por conseguinte, indica o poder destrutivo da vibração. O valor rms o requerido pelas normas de avaliação da exposição a vibração do ser humano.
Quanto aos sinais senoidais, o deslocamento, a velocidade e as amplitudes de acele ace lera ração ção est estão ão rela relaci cion onado adoss ma mate tema matiticam cament entee en entr tree si, si, em funç função ão da freqüência e do tempo. Os parâme parâmetro tross de vib vibraç ração ão são uni univer versal salmen mente te men mensur suráve áveis is em uni unidade dadess métricas, de acordo com as normas ISO. A constante gravitacional “g” ainda é largamente usada para designar os níveis de aceleração, embora esteja fora do sistema ISO de unidades correntes. Felizmente, porém, um fator de quase 10 (9,81), inter-relaciona as duas unidades, de modo a simplificar a conversão mental com uma tolerância de 2%. Para medir a vibração no corpo humano necessitamos conhecer a direção de atuação: x, y e z, a freqüência e a intensidade do sinal de excitação. Usa-se o tempo de duração para o cálculo da dose e conseqüentemente o grau de exposição às vibrações indesejadas. As vibrações que se transmitem ao corpo human hu manoo po pode dem m ser class classifific icad adas as em do dois is tipo tipos, s, segu segundo ndo regi região ão do corpo corpo atingida:
a)
Transmitidas ao corpo inteiro: são de baixa freqüência e grande amplitude, situam-se na faixa de 1 a 80 Hz, mais especificamente 1 a 20 Hz. Também são enquadradas como vibração no corpo inteiro os casos de enjôo que compreendem as freqüências na faixa de 0,1 a 0,63 Hz. Tais vibrações são mais críticas em atividades relacionadas aos meios de transporte e são tratadas na norma ISO 2631.
b)
Vibrações que atingem um segmento do corpo (localizadas): são as mais estudadas, situam-se na faixa de 6,3 a 1250 Hz. Ocorrem principalmente nos trabalhos de escavação, na construção de galerias, quebra de pedras e madeireiras. São relacionadas na norma ISO 5349.
A proposta desta norma é possibilitar a consistência e a compatibilidade dos resultados para a obtenção da reprodutividade das medições com o uso de diferentes equipamentos. Devem ser seguidos os requisitos das normas ISO 2631 e ISO 5349. Os equipamentos de medição de vibração geralmente são combinações entre transdutores, amplificadores, e detetor-indicador de sinal com características metrológicas controladas. A calibração é realizada em conjunto e as tolerâncias sãoo es sã espe peci cififica cada dass na no norrma ISO 80 8041 41.. Os ca cabo bos, s, co cone nect ctor ores es e prépréamplificadores são considerados parte integral do sistema de medição. Deve-se definir para quais conjuntos de elementos a calibração é válida. Os equipamentos para medição de vibração no corpo humano devem ser do tipo 1 ou do tipo 2, como recomendado pela norma ISO 8041. A diferença está apenas na tolerância permitida de ± 3,5% para o tipo 1, usados em casos específicos como ambientes bem definidos e controlados, e ± 6% para o tipo 2, usado em amplificações gerais.
6 - DICAS PARA PARA INVESTIGAÇÃO DAS CAUSAS DO AUMENTO DE VIBRAÇÃO Investigar as causas do aumento de vibração de determinados dispositivos é muito mui to impor importa tant ntee pa para ra qu quee se ap aplilique que me medi dida dass de cont contro role le e ma manut nuten enção ção preventiva para que as vibrações não continuem aumentando As causas do aumento de vibração devem ser investigadas sistematicamente. Gera Ge rallme ment nte, e, a inve invest stig igaç ação ão dev evee se serr feita eita de ac acor ordo do com com o se segu guiinte nte procedimento: a) Classifique Classifique as causas causas como como mecânicas mecânicas e elétricas elétricas.. Desligar a fonte de energia, e verificar como a vibração varia. va ria. Se a vibração é atribuível a causas elétricas, ela desaparecerá. b) Verifique erifique se a vibração vibração é causada causada pela pela máquina máquina acionada. acionada. Desconecte a carga e observe o dispositivo operando isoladamente.
c) Meça a variação variação da freqüênc freqüência ia de vibração vibração,, sua amplit amplitude ude e fase. fase. d) Verifique erifique ssee a amplitu amplitude de varia varia com o tempo. tempo. e) Verifique erifique a alteração alteração da amplitude amplitude quando quando a velocidade velocidade de rotação varia, varia, para julgar se a vibração causada é ou não resultado da ressonância. f) Verif erifiq ique ue a vibr vibraç ação ão em refe referê rênc ncia ia a vari variaç açõe õess do lubr lubrifific ican ante te,, da temperatur tempe raturaa interna interna do motor, motor, da temperatura temperatura do mancal, mancal, etc. e também verifique o comportamento do eixo. g) Organize Organize os dados dados para para analisar analisar as causas da da vibração. vibração.
Autores: 1M.Sc em Metrologia e Qualidade Industrial, Eng. Mecânico e de Segurança do Trabalho, Rogério Dias Regazzi, Diretor de Produção da Gavea Sensor e da 3R Brasil, RJ, Prof. Horista da PUC-Rio e UEPA, UEPA,
[email protected]. Engenharia de Operação na modalidade de Fabricação Mecânica, Engenharia Mecânica Plena e Mestrado Profissional em Sistema de Gestão. Ges tão. Gilmar Machado Ximenes,
[email protected] [email protected] 2
AGRADECIMENTOS
A 3R Brasil Tecnologia ambiental e ao
INMETRO.
