nueva linea vibraciones

Prevención de Riesgos, Casella

Febrero 2008

Nueva Línea

Vibraciones

MMF


Metra MMF

Empresa fundada en 1944 con sede en Alemania, dedicada al desarrollo y fabricación de aparatos de medición de vibraciones


TEORIA

• Vibraciones Humanas

• Acelerómetros


Vibraciones Humanas

El trabajo con herramientas manuales o la conducción de maquinaria o de otro tipo de vehículos durante el trabajo, puede causar daños a los huesos, articulaciones, músculos y problemas circulatorios en el sistema mano-brazo, así como daños a los discos de la columna vertebral.

Vibraciones Humanas

Vibración Mano-Brazo

Vibración Cuerpo Entero


Vibraciones Humanas

Vibración Mano-BrazoHerramientas de mano automáticas utilizadas en fabricación: herramientas percutoras para metalurgia, amoladoras y otras herramientas rotativas, impactadoras, etc.

Canteras, minería y construcción: taladros, martillos neumáticos, perforadoras, vibro-compactadoras, etc.

Agricultura y jardinería: sierras de cadena, sierras de cepillo, recortasetos, podadoras de césped, etc

Obras públicas: martillos automáticos para hormigón y asfalto, amoladoras de mano, etc


Vibraciones Humanas

Vibración Cuerpo Entero• Maquinaria agrícola: tractores, cosechadoras, etc

• Maquinaria para movimiento de tierras: excavadoras, motoniveladoras, bulldozers, dumpers, apisonadoras, hormigoneras, etc

• Vehículos de combate

• Vehículos de minas y canteras

• Vehículos de transporte de mercancías

• Autobuses, tranvías, trenes


Vibraciones Humanas


Normativa y LegislaciónDirectiva CE sobre Protección frente a Vibraciones

2002/44/CE

Medición y evaluación de la exposición humana a la vibración transmitida al

sistema mano-brazoISO 5349:2001

Evaluación de la exposición humana a la vibración cuerpo entero

ISO 2631:1997

Respuesta Humana a la Vibración – Instrumentación de Medición

ISO 8041:2005

Real Decreto 1311 sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores frente a los riesgos derivados o que puedan derivarse de la exposición

a vibraciones mecánicas.


Normativa y Legislación

• Desde la transposición al derecho español del contenido de la directiva 2002/44/CE y publicación del RD1311, El empresario deberá realizar una evaluación y, en casonecesario, la medición de los niveles de vibracionesmecánicas a que estén expuestos los trabajadores.

• Para la evaluación de la exposición diaria a vibraciones se utiliza A(8):

8)8( )8(,

TaaA hwheqhw

ahv es el valor total de vibración de la aceleración ponderada frecuencialmente durante la exposición, calculada en base al estándar ISO 5349 para vibración mano-brazo e ISO 2631 para vibración cuerpo enteroT es la duración total de la exposición durante la jornada laboral8 es la duración de referencia de la jornada laboral (8 horas)


Normativa y Legislación

1,15 m/s25 m/s2Valor Límite

0,5 m/s22,5 m/s2Valor de Acción

Vibración Cuerpo Entero

Vibración Mano-Brazo

Valores Límite A(8)


Vibración Mano-Brazo ISO 5349Requisitos Generales

• Los equipos de medición utilizados deben ajustarse a la norma ISO 8041.

• Las vibraciones deberían medirse en tres direcciones ortogonales simultáneamente (conveniente utilizar acelerómetro triaxial).

• El sensor debe ser capaz de medir las magnitudes de aceleración pico más altas.

• El sensor debe montarse lo más cerca posible del centro del mango sin afectar el uso normal de la herramienta.

• En el caso de herramientas que deban sostenerse con ambas manos, las mediciones deberán efectuarse en cada mano. La exposición se determinará por referencia al valor más elevado de los dos

• Las funciones de medición son el valor RMS del intervalo o la aceleración eficaz ponderada en frecuencia en m/s2.


Vibración Mano-Brazo ISO 5349Filtro de Ponderación

El filtro de ponderación Wh representa el riesgo relativo a la salud de ciertas frecuencias de vibración para el sistema mano-brazo


Vibración Mano-Brazo ISO 5349RMS del Intervalo

• Los valores RMS del Intervalo awx, awy and awz deben medirse y evaluarse de forma separada para los ejes X, Y y Z.

• Para minimizar la variación, la vibración debería medirse, si fuera posible, varias veces durante una jornada laboral y promediarse:

• El tiempo de medición debería ser lo suficientemente largo como para proporcionar valores representativos de una actividad. La duración de una medición debería ser superior a 8 segundos. El tiempo total de medición debería ser al menos de 1 minuto.

Siendoahwi el RMS del intervalo de la medición in es el número de medicionesti es la duración de la medición i


Vibración Mano-Brazo ISO 5349

Valor Total de Vibración

• La evaluación se lleva a cabo sobre la base del Valor Total de Vibración ahv, que es la raiz cuadrada de la suma de los cuadrados (suma vectorial) de los valores RMS del Intervalo awx, awy y awz:


Vibración Mano-Brazo ISO 5349Exposición Diaria

• El riesgo para la salud depende de la duración de la exposición a la vibración durante la jornada de trabajo.

• El valor de exposición diaria A(8) es la aceleración continua equivalente para una jornada de trabajo de ocho horas. Para la determinación de A(8) no es necesario medir durante las ocho horas. Es suficiente realizar mediciones de corta duración que sean representativas de las distintas pautas de trabajo. A continuación estos resultados se normalizan a ocho horas. La exposición diaria se calcula de la siguiente forma:

Siendoahv el valor total de vibración de la aceleración ponderada frecuencialmente durante la exposiciónTe es la duración total de la exposición durante la jornada de trabajoT0 es la duración de referencia de 8 horas


Vibración Mano-Brazo ISO 5349Exposición Diaria Combinada

• Si la exposición diaria se debe a más de una actividad con diferentes magnitudes de vibración, la exposición diaria se calcula de la siguiente manera:

Siendo

ahvi el valor total de vibración de la aceleración ponderada frecuencialmente de la actividad in es el número de actividadesTi es la duración de la actividad i


Vibración Mano-Brazo ISO 5349Ubicación del Acelerómetro


Vibración Cuerpo Entero ISO 2631Requisitos Generales

• La ISO 2631-1 abarca los métodos para la medición de vibración periódica, aleatoria o transitoria respecto a la salud, el confort y la percepción.

• El rango de frecuencia considerado es de 0,5 a 80 Hz.• La función a medir es la aceleración ponderada frecuencialmente.• Es aplicable para las vibraciones transmitidas al cuerpo como un

todo a través de las superficies de apoyo: – los pies para una persona de pie, – la espalda y los pies para una persona sentada, – los glúteos, los pies y la cabeza para una persona yacente.

• La vibración se mide de forma triaxial utilizando un sitema de coordenadas con origen en el punto a través de el cual la vibración se introduce en el cuerpo. El eje Z siempre se define a lo largo de la columna vertebral.


Vibración Cuerpo Entero ISO 2631Filtros de Ponderación• Los aspectos de Salud, Confort y Percepción dependen del

contenido en frecuencia de la vibración.• Son necesarios diferentes filtros de ponderación para las distintas

direcciones.• Las dos ponderaciones principales son Wk y Wd:

Ejes X/Y de la superficie del asiento Ejes X/Y en posición yacente horizontal

Ejes X/Y de la superficie del asiento Ejes X/Y en posición yacentehorizontalEjes Y/Z del respaldo del asiento

Ejes X/Y de la superficie del asiento

Wd

Eje Z de la superficie del asientoEje Z en posición vertical yacente (excepto la cabeza)

Eje Z de la superficie del asiento Eje Z en posición vertical yacente (excepto la cabeza) Ejes X/Y/Z de los pies en posición sentado

Eje Z de la superficie del asiento

Wk

PercepciónConfortSalud Ponderación


Vibración Cuerpo Entero ISO 2631

Otros Filtros de Ponderación• Otros filtros de ponderación adicionales son Wc, We y Wj:

Ejes rx/ry/rz (rotacional) de la superficie del asiento

Ejes rx/ry/rz (rotacional) de la superficie del asiento

-We

Posición yacente vertical en la cabeza

Posición yacente vertical en la cabeza

-Wj

Eje X del respaldo del asiento

Eje X del respaldo del asientoEje X del respaldo del asiento

Wc

PercepciónConfortSalud Ponderación


Filtros de Ponderación

Filtro WkEl filtro de ponderación Wk sirve para medir vibraciones cuerpo entero en la dirección de la columna vertebral en personas de pie o sentadas y para medir vibraciones en sentido vertical a la superficie donde se encuentra en el caso de personas tumbadas; así como vibraciones en las tres direcciones espaciales que influyen en los pies de las personas sentadas según la ISO 2631-1.


Filtros de Ponderación Filtro WdEl filtro de ponderación Wd sirve para medir vibraciones cuerpo entero en la dirección X / Y (en sentido transversal a la columna vertebral) para personas sentadas, de pie o tumbadas según la ISO 2631-1.


Filtros de Ponderación Filtro WbEl filtro de ponderación Wb sirve para medir las vibraciones cuerpo entero en vehículos sobre railes para personas sentadas, de pie o tumbadas según la ISO 2631-4.


Filtros de Ponderación Filtro WcEl filtro de ponderación Wc sirve para medir vibraciones horizontales cuerpo entero en el eje X (en sentido vertical a laespalda) para el respaldo en personas sentadas según la ISO 2631-1.


Filtros de Ponderación Filtro WjEl filtro de ponderación Wj sirve para medir vibraciones verticales que influyen sobre la cabeza de una persona tumbada en sentido vertical a la superficie donde se encuentra tumbada según la ISO2631-1.



Filtro WmEl filtro de ponderación Wm sirve para medir vibraciones en edificios que influyen en las personas en las tres direcciones espaciales según la ISO 2631-2.



Combinaciones de Filtros

Wd + Wk: la combinación del filtro Wd para el eje X y el eje Y con el filtro Wk para el eje Z sirve para medir la vibración cuerpo entero de personas en posición sentada sobre la superficie deasiento.

Wd + Wc: la combinación del filtro Wd para el eje X y el eje Y con el filtro Wc para el eje Z sirve para medir la vibración cuerpo entero de personas en posición sentada sobre el respaldo.


Vibración Cuerpo Entero ISO 2631Valor Total de Vibración

• La evaluación se lleva a cabo sobre la base del Valor Total de Vibración ahv, que es la raiz cuadrada de la suma de los cuadrados (suma vectorial) de los valores RMS del Intervalo awx, awy y awz:

• Los valores de los factores multiplicadores Kx, Ky y Kzdependen del filtro de ponderación frecuencial seleccionado.


Vibración Cuerpo Entero ISO 2631Valor Total de Vibración

1,0 (Filtro Wk, asiento)1,0 (Filtro Wk, de pie)

1,0 (Filtro Wd, tumbado)

1,0 (Filtro Wk, asiento)0,4 (Filtro Wd, respaldo)0,4 (Filtro Wk, sentado)1,0 (Filtro Wk, de pie)


1,0 (Filtro Wk, asiento)Kz

1,0 (Filtro Wd, asiento)1,0 (Filtro Wd, de pie)


1,0 (Filtro Wd, asiento)0,5 (Filtro Wd, respaldo)0,25 (Filtro Wk, sentado)

1,0 (Filtro Wd, de pie)1,0 (Filtro Wd, tumbado)

1,4 (Filtro Wd, asiento)Ky

1,0 (Filtro Wd, asiento)1,0 (Filtro Wd, se pie)

1,0 (Filtro Wk, tumbado)

1,0 (Filtro Wd, asiento)0,8 (Filtro Wc, respaldo)0,25 (Filtro Wk, sentado)

1,0 (Filtro Wd, de pie)1,0 (Filtro Wk, tumbado)

1,4 (Filtro Wd, asiento)Kx

PercepciónConfortSalud


AcelerómetrosEfecto Piezoeléctrico

Los materiales piezoeléctricos generan una carga cuando son sometidos a una fuerza. Esta carga es proporcional a la fuerza ejercida.


AcelerómetrosAcelerómetro Piezoeléctrico• Un acelerómetro piezoeléctrico está formado por un material

piezoeléctrico y una masa• Al ser sometido a una fuerza, el acelerómetro genera una

carga de salida proporcional a la aceleración.


Acelerómetros Un acelerómetro piezoeléctrico está constituido por una lámina de cerámica piezoeléctrica polarizada artificialmente. Cuando este elemento soporta algún tipo de tensión mecánica, produce entre sus caras una tensión eléctrica proporcional en número a la fuerza aplicada. Sobre el elemento piezoeléctrico se halla insertada una masa, de forma que cuando el conjunto vibra, se aplica una fuerza sobre este elemento que es proporcional a la aceleración de la vibración según la expresión F = m x a


AcelerómetrosAcelerómetro Piezoeléctrico

• Rango dinámico muy amplio, normalmente libre de interferencias, adecuado para mediciones de choque asícomo para vibraciones imperceptibles.

• Excelente linearidad durante todo el rango.• Amplio rango de frecuencias para medición de altas

frecuencias.• Compactos y muy sensibles.• Sin partes móviles (evita averías)• Auto-alimentado (no requiere alimentación externa)


Acelerómetros

Tipos de Acelerómetros Piezoeléctricos

• Acelerómetros tipo Carga: proporcionan directamente la carga de salida del material piezoeléctrico. Su principal desventaja es que requieren cables de baja interferencia con un máximo de 10 m.

• Acelerómetros compatibles ICP®: tienen incorporado un amplificador, lo que permite utilizar cable coaxial de gran longitud.


PRODUCTOS


VM30

• Medición triaxial de vibraciones mano-brazo y cuerpo entero.

• Cumple con los estándares ISO-5349, ISO-2631 e ISO-8041.

• Adecuado para realizar mediciones conforme a RD1311.

• Rangos de medición y filtros adicionales para aceleración, velocidad y desplazamiento hacen al VM30 adecuado para muchos otros campos como vibraciones en máquinas, vibraciones en edificios o control de calidad.

• Diseño compacto y fácil de manejar


VM30


VM30Filtros de Ponderación• Magnitud Vibraciones Humanas

– Wb: vibración cuerpo entero en sistemas de transporte por railes– Wc: vibración cuerpo entero en la dirección del eje X en el respaldo del

asiento– Wd: vibración cuerpo entero en la dirección del eje X/Y sentado, de pie o

tumbado)– Wh: vibración mano-brazo– Wj: vibración cuerpo entero en la cabeza de una persona tumbada en

dirección vertical– Wk: vibración cuerpo entero en la dirección del eje Z en posición sentado o

de pie, en la dirección vertical para la posición tumbado y X / Y / Z en lospies para la posición sentado

– Wm: vibración cuerpo entero en edificios en la dirección X / Y / Z– Wd + Wk: vibración cuerpo entero en la dirección X/Y/Z en posición

sentado en la superficie del asiento– Wd + Wc: vibración cuerpo entero en la dirección X/Y/Z en posición

sentado en el respaldo


VM30Filtros de Banda• Aceleración

– 0,4 a 100 Hz– 2 a 300 Hz– 0,4 Hz a 1 KHz– 10 Hz a 1 KHz– 1 KHz a 10 KHz– 0,4 Hz a 10 KHz

• Velocidad– 2 a 300 Hz– 10 Hz a 1 KHz

• Desplazamiento– 6 a 200 Hz


Funciones de Medición

RMSValor efectivo real

MTVVValor máximo de RMS desde el comienzo de la medición

Parámetros de Medida



A(T)Valor efectivo de intervalo

eVDVValor estimado de dosis de vibración




AhvValor total de la vibración

CRESTEl factor de amplitud se calcula de la relación entre el valor pico (PEAK) con el valor efectivo real (RMS) de la magnitud de vibración (vibración humana, aceleración, velocidad o desplazamiento) a lo largo de un periodo de medición de 1 segundo:




PICOEl valor pico es la magnitud absoluta más elevada (positiva o negativa) de la señal de vibración instantánea (vibración humana, aceleración, velocidad o desplazamiento) a lo largo de un periodo de medición de 1 segundo.

PICO MAXIMO El valor pico máximo es la magnitud absoluta más elevada (positiva o negativa) de la señal de vibración instantánea (vibración humana, aceleración, velocidad o desplazamiento) desde el inicio de la medición.




RMS del Intervalo A(T)

• La medición del RMS del intervalo se inicia pulsando la tecla ESC, que resetea el valor de A(T) visualizado e inicia el periodo de integración.

• La duración del periodo de integración se visualiza en horas, minutos y segundos en la esquina superior izquierda de la pantalla, alternando con el número de registro.

• El tiempo máximo de integración son 10 horas



RMS del Intervalo A(T)

• La función de auto-rango se desactiva cuando se mide el RMS del intervalo, por lo que es necesario seleccionar el rango de medición adecuado a través del menú Gain.

• Si se produce un sobre-rango en al menos un canal durante el tiempo total de integración, se visualiza el mensaje Overload en el centro de la pantalla sobre los valores de medición, alternando con el tipo de filtro utilizado. Este mensaje sólo se puede anular iniciando una nueva medición con la tecla ESC.



Valor de Vibración Total Ahv• Después de seleccionar Ahv, el VM30 solicita los factores multiplicadores kx,

ky y kz. Los valores relativos a estos factores se obtienen de la ISO 5349-1 para mediciones mano-brazo y de la ISO 2631-1 para mediciones de cuerpo entero.

• Para las mediciones de Ahv, el VM30 automáticamente ajusta los rangos de medición de los tres canales al más alto de los tres rangos seleccionados.

• La medición de Ahv se inicia pulsando la tecla ESC, que resetea el valor de Ahv visualizado e inicia el periodo de integración.

• La duración del periodo de integración se visualiza en horas, minutos y segundos en la esquina superior izquierda de la pantalla, alternando con el número de registro.

• Si se produce un sobre-rango en al menos un canal durante el tiempo total de integración, se visualiza el mensaje Overload en el centro de la pantalla sobre los valores de medición, alternando con el tipo de filtro utilizado. Este mensaje sólo se puede anular iniciando una nueva medición con la tecla ESC.


VM30

Componentes

KS943B.100

KB103SV


Competencia


Calibradores

• Es necesario calibrar antes de cada medición.• La calibración puede hacerse mediante un

calibrador de la serie VC. El VC10 proporciona una señal de vibración estable de 10 m/s² (RMS) a 159.2 Hz.

• En el caso del VM30 se ajusta el equipo a medición de aceleración con un filtro de banda de 0,4 a 1000 Hz y función RMS

• Se sitúa el acelerómetro sobre la superficie vibrante del calibrador y se comprueba la lectura.

• En el caso del acelerómetro de cuerpo entero, es necesario separar el elemento sensor de la alfombrilla de goma, simplemente retirando los 6 tornillos y empujando el sensor y el cable.


Calibradores


VIBROMATRIX


VIBROMATRIXComponentes

1. Acelerómetro ICP conectado directamente al adaptador Innobeamer. 2. Acelerómetro tipo carga conectado mediante convertidor.3. Módulos Innobeamer conectados al puerto USB del ordenador. La alimentación de los módulos se realiza a

través del propio puerto USB por lo que no se requiere fuente de alimentación externa.4. Software Vibromatrix (Diferentes versiones en función de la aplicación).


VIBROMATRIXMano-Brazo

Sistema Vibromatrix para medición simultánea en las

dos manos


VIBROMATRIXCuerpo Entero

Sistema Vibromatrix para medición cuerpo entero


VIBROMATRIX

Vibraciones en Edificios

Sistema Vibromatrix para vibraciones en edificios según

DIN4150


VIBROMATRIX

Analizador de Vibraciones


VIBROMATRIX

Sistema de Medición y Registro de Vibraciones


VIBROMATRIX

Sistema de Medición en Máquinas Rotatorias

InnoBalancer

Permite equilibrar máquinas rotatorias en uno o dos planos con el objetivo de reducir el nivel de vibración.


VM12

• Medidor de vibraciones para máquinas rotatorias.

• Medición de velocidad de vibración.• Rango 0,5 a 200 mm/s de 10 a 1000 Hz.• Permite monitorizar las condiciones de

funcionamiento de máquinas rotatorias según ISO 10816-1 para evitar posibles averías inesperadas.


Clientes Potenciales

• SPA y Mutuas• Ingenierías de acústica• Ingenierías de instalaciones y mantenimiento• Departamentos de mantenimiento en

industria• Administración pública, ayuntamientos y

policías locales


Preguntas?(Facilitas por favor)


Ejercicio práctico:Exposición global a vibracionesEn un ayuntamiento con servicio de jardinería, uno de los jardineros realiza diversas operaciones mediante corte con una sierra de cadena y con un cortasetos, y además transporta los restos a la zona de desecho utilizando una camioneta. Se ha decidido hacer medición de la exposición a vibraciones de este trabajador. La distribución del tiempo de exposición a vibraciones para cada una de las operaciones que realiza es la siguiente:

Camioneta

Cortasetos

Sierra de cadena

Herramienta/Máquina

10,10 m/s2

0,15 m/s2

0,50 m/s2

XYZ

13,20 m/s2

3,10 m/s2

3,80 m/s2

XYZ

43,60 m/s2

3,70 m/s2

3,90 m/s2

XYZ

Tiempo exp (h)awi,eq(T)Ejes

Evaluar la exposición a vibraciones según criterio del Real Decreto 1311.


Solución Ejercicio

En primer lugar calculamos las vibraciones mano-brazo a las que está sometido el jardinero. En este caso intervienen dos herramientas, la sierra de cadena y el cortasetos: – Para la sierra de cadena:

– Para el cortasetos

2222222 /47,690,370,360,3 smaaaa hwzhwyhwxhw

2222222 /86,580,310,320,3 smaaaa hwzhwyhwxhw


Solución Ejercicio

Como la exposición total diaria consta de varias exposiciones a diferentes magnitudes de vibración, la aceleración diaria equivalente viene dada por la expresión:

Por tanto:

n

nThwiThwTeqhw TT

TaTan

ini

i iThw TaTa

.....)(.....)(

1

2)(1

2)(1

)(,1

0 1

2

0

1

222

/35,65

)186,5()447,6()5(, sma eqhw


Solución Ejercicio La exposición diaria se expresa en términos de aceleración ponderada en frecuencias equivalente a 8 horas A(8), según la expresión:

Por tanto:

Como el valor obtenido es superior al valor límite de exposición A(8)=5m/s2 se puede afirmar que existe riesgo por vibraciones mano-brazo.

8)8( )8(,

TaaA hwheqhw

2/02,58535,6

8)8( )8(,smTaaA hw

heqhw


Solución Ejercicio

A continuación calculamos las vibraciones cuerpo completo a las que está sometido el jardinero. En este caso interviene sólo la operación de trabajo con la camioneta: – La aceleración se calcula mediante la expresión:

222222222 /58,050,0)15,04,1()10,04,1(4,14,1 smaaa wzwywxaw


Solución Ejercicio

– El valor límite de exposición se calcula mediante la expresión:

Según el RD 1311el valor límite de exposición a vibraciones cuerpo completo es A(8)=1,15m/s2. Como el nivel obtenido es menor no hay riesgo por VCE y además está por debajo del nivel de acción fijado en 0,5 m/s2.

2/20,08158,0

8)8( )8(,smTaaA w

heqw


Gracias porVuestra Atención

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