1
Ergonomia – wykład 5
Materialne warunki pracy
- drgania mechaniczne
dr Katarzyna Lis
www.katarzynalis.pl
DRGANIA MECHANICZNE – POJ
Ę
CIA PODSTAWOWE
W aspekcie ochrony i bezpiecze
ń
stwa człowieka w
ś
rodowisku pracy, rozpatrywane s
ą
jedynie drgania
mechaniczne (wibracje), które rozprzestrzeniaj
ą
si
ę
w
o
ś
rodkach stałych
.
Drgania mechaniczne
to ruch cz
ą
stek o
ś
rodka
spr
ęŜ
ystego wzgl
ę
dem ich poło
Ŝ
enia równowagi
.
Podstawowe parametry charakteryzuj
ą
ce drgania to:
amplituda
cz
ę
stotliwo
ść
2
SYGNAŁ DRGANIOWY W FUNKCJI CZASU
Miar
ą
amplitudy drga
ń
na stanowiskach pracy jest:
warto
ść
skuteczna przyspieszenia drga
ń
a
RMS
•
drgania ustalone
•
drgania nieustalone
•
drgania ci
ą
głe
•
drgania przerywane
•
drgania sporadyczne
ZE WZGL
Ę
DU NA CHARAKTER NARA
ś
ENIA:
ZE WZGL
Ę
DU NA ZMIENNO
ŚĆ
W CZASIE:
•
drgania o działaniu ogólnym (ogólne) przenoszone do organizmu
człowieka przez: stopy, miednic
ę
(po
ś
ladki), plecy, boki.
•
drgania działaj
ą
ce na organizm człowieka przez ko
ń
czyny górne
(miejscowe).
ZE WZGL
Ę
DU NA MIEJSCE WNIKANIA DO ORGANIZMU
PODZIAŁ DRGA
Ń
3
Ź
RÓDŁA DRGA
Ń
MECHANICZNYCH
stropy i podłogi hal fabrycznych i
innych budynków oraz podesty,
pomosty itp. wprawione w drgania
przez eksploatowane w nich (lub poza
nimi) maszyny i urz
ą
dzenia lub te
Ŝ
przez ruch uliczny czy kolejowy
platformy drgaj
ą
ce
siedziska i podłogi
ś
rodków transportu
(samochodów, ci
ą
gników, autobusów,
tramwajów, trolejbusów oraz pojazdów
kolejowych, statków i samolotów )
siedziska i podłogi maszyn
budowlanych (np. do robót ziemnych,
fundamentowania, zag
ę
szczania
gruntów )
r
ę
czne narz
ę
dzia uderzeniowe o
nap
ę
dzie pneumatycznym ,
hydraulicznym, spalinowym lub
elektrycznym (np. młoty, ubijaki,
nitowniki, klucze udarowe),
r
ę
czne narz
ę
dzia obrotowe o nap
ę
dzie
elektrycznym pneumatycznym, lub
spalinowym (np. wiertarki, szlifierki,
piły ła
ń
cuchowe),
d
ź
wignie steruj
ą
ce maszyn i pojazdów
obsługiwane r
ę
kami
ź
ródła technologiczne (np. obrabiane
elementy trzymane w dłoniach lub
prowadzone r
ę
k
ą
przy szlifowaniu,
gładzeniu, polerowaniu itp.).
O DZIA
O DZIA
Ł
Ł
ANIU OG
ANIU OG
Ó
Ó
LNYM
LNYM
DZIA
DZIA
Ł
Ł
AJ
AJ
Ą
Ą
CYCH PRZEZ KO
CYCH PRZEZ KO
Ń
Ń
CZYNY G
CZYNY G
Ó
Ó
RNE
RNE
REAKCJA ORGANIZMU CZŁOWIEKA NA DZIAŁANIE
DRGA
Ń
MECHANICZNYCH ZALE
ś
Y OD:
miejsca wnikania drga
ń
do organizmu
kierunku rozchodzenia si
ę
drga
ń
w organizmie
wielko
ś
ci charakteryzuj
ą
cych drgania :
•
amplitudy (np. przyspieszenia drga
ń
)
•
cz
ę
stotliwo
ś
ci (widma drga
ń
)
czasu nara
Ŝ
enia na drgania
sposobu obsługi maszyn czy narz
ę
dzi (utrzymywana postawa,
siły nacisku i zacisku wywierane na narz
ę
dzie)
warunków klimatycznych otoczenia (wilgotno
ś
ci i temperatury)
wła
ś
ciwo
ś
ci osobniczych danego człowieka (cech dziedzicznych,
stanu zdrowia, przyjmowanych leków, palenia tytoniu itp.)
4
MODEL MECHANICZNY CIAŁA CZŁOWIEKA
Ka
Ŝ
da cz
ęść
ciała jest
reprezentowana przez swoj
ą
mas
ę
, spr
ęŜ
ysto
ść
i tłumienie; posiada tak
Ŝ
e
swoj
ą
charakterystyczn
ą
cz
ę
stotliwo
ść
drga
ń
własnych.
gałki oczne
20 - 90 Hz
pas barkowy
4 - 5 Hz
narz
ą
dy jamy
brzusznej
4 - 8 Hz
ko
ń
czyna górna
16 - 30 Hz
kr
ę
gosłup
pas biodrowy
5 - 9 Hz
pozycja stoj
ą
ca
narz
ą
dy klatki
pozycja siedz
ą
ca
ko
ń
czyna dolna
głowa
5 - 30 Hz
piersiowej
5 - 9 Hz
przedrami
ę
5 - 10 Hz
dło
ń
30 - 50 Hz
2 - 20 Hz
10 - 12 Hz
Reakcja organizmu człowieka
zale
Ŝ
y silnie od cz
ę
stotliwo
ś
ci
działaj
ą
cych na niego drga
ń
.
Zró
Ŝ
nicowana wra
Ŝ
liwo
ść
człowieka na drgania o
ró
Ŝ
nych cz
ę
stotliwo
ś
ciach jest
uwzgl
ę
dniana poprzez
odpowiedni
ą
korekcj
ę
mierzonych przyspiesze
ń
drga
ń
. Uzyskiwana jest wtedy
:
skorygowana skuteczna
warto
ść
przyspieszenia drga
ń
a
w,RMS
[m/s
2
]
SKUTKI SZKODLIWEGO ODDZIAŁYWANIA DRGA
Ń
NA ORGANIZM CZŁOWIEKA
I ekonomiczne
FUNKCJONALNE
FIZJOLOGICZNE
ZAKŁÓCENIA KOORDYNACJI RUCHÓW
ZABURZENIA CZYNNO
Ś
CI NARZ
Ą
DÓW
WEWN
Ę
TRZNYCH
ZMIANY W UKŁADZIE NERWOWYM
SCHORZENIA NACZY
Ń
KRWIONO
Ś
NYCH
ZMIANY W UKŁADZIE KOSTNO
STAWOWYM
ZABURZENIA CZYNNO
Ś
CI MI
ĘŚ
NI I
Ś
CI
Ę
GIEN
WYDŁU
ś
ENIE CZASU REAKCJI
WZROKOWEJ
OBNI
ś
ENIE JAKO
Ś
CI WYKONYWANEJ PRACY
NADMIERNE ZM
Ę
CZENIE
WYDŁU
ś
ENIE CZASU REAKCJI
RUCHOWEJ
ROZWÓJ ZMIAN CHOROBOWYCH
SKUTKI SPOŁECZNE I EKONOMICZNE
5
ZABURZENIA WYWOŁYWANE DZIAŁANIEM
DRGA
Ń
OGÓLNYCH
Zespó
ł
bólowy kr
ę
gos
ł
upa
,
b
ę
d
ą
cy nast
ę
pstwem zmian
chorobowych, zosta
ł
uznany w niektórych krajach (np. w
Belgii i Niemczech) za chorob
ę
zawodow
ą
.
Zaburzenia w czynno
ś
ciach narz
ą
dów wewn
ę
trznych
s
ą
głównie wynikiem pobudzenia poszczególnych narz
ą
dów
do drga
ń
rezonansowych. Najcz
ęś
ciej zmiany te wp
ł
ywaj
ą
na upo
ś
ledzenie czynno
ś
ci uk
ł
adu pokarmowego (g
ł
ównie
Ŝ
o
łą
dka i prze
ł
yku).
Negatywne dzia
ł
anie drga
ń
obejmuje tak
Ŝ
e
zaburzenia w
narz
ą
dach
rozrodczych, narz
ą
dach klatki piersiowej,
narz
ą
dzie przedsionkowo-
ś
limakowym i narz
ą
dach jamy
nosowo-gard
ł
owej.
ZESPÓŁ WIBRACYJNY UKŁADU R
Ę
KA - RAMI
Ę
(HAVS - Hand-Arm Vibration Syndrome)
posta
ć
naczyniowa lub naczyniowo-nerwowa,
posta
ć
kostna lub kostno - stawowa ,
posta
ć
mieszana
.
POSTA
Ć
NACZYNIOWA „choroba białych palców”
mechaniczne uszkodzenia
ś
cian naczy
ń
krwiono
ś
nych,
zaburzenia w przepływie krwi,
nieprawidłowa dystrybucja przepływu krwi
mi
ę
dzy przepływ od
Ŝ
ywczy oraz przepływ
termoregulacyjny,
napadowe skurcze naczy
ń
krwiono
ś
nych
powodowane zaburzeniami w tej
dystrybucji
6
ZAKRES CZ
ZAKRES CZ
Ę
Ę
STOTLIWO
STOTLIWO
Ś
Ś
CI
CI
Analizowany zakres cz
ę
stotliwo
ś
ci dla drga
ń
o działaniu
ogólnym (ogólnych) wynosi
:
od 0,9 Hz do 90 Hz.
W tym zakresie znajduj
ą
si
ę
cz
ę
stotliwo
ś
ci drga
ń
własnych poszczególnych
narz
ą
dów człowieka jak te
Ŝ
cz
ę
stotliwo
ść
drga
ń
własnych całego ciała
człowieka (4 - 5 Hz).
Analizowany zakres cz
ę
stotliwo
ś
ci dla drga
ń
działaj
ą
cych
przez ko
ń
czyny górne (miejscowych) wynosi
:
od 5,6 Hz
do 1400 Hz.
WIELKO
Ś
CI ZWI
Ą
ZANE Z OCEN
Ą
NARA
ś
ENIA
NA DRGANIA NA STANOWISKACH PRACY
•
skorygowane skuteczne warto
ś
ci przyspieszenia drga
ń
miejscowych w kierunkach
x, y, z
:
a
a
a
a
hwxi
,
a
a
a
a
hwyi
,
a
a
a
a
hwzi
•
skorygowane skuteczne warto
ś
ci przyspieszenia drga
ń
ogólnych w kierunkach
x, y, z
:
a
a
a
a
wxi
,
a
a
a
a
wyi
,
a
a
a
a
wzi
•
czas nara
Ŝ
enia
T
i
dzienna ekspozycja na drgania A(8)
(
równowa
Ŝ
na dla 8 godzin suma
wektorowa wa
Ŝ
onych cz
ę
stotliwo
ś
ciowo przyspiesze
ń
drga
ń
miejscowych lub
równowa
Ŝ
na dla 8 godzin składowa
maksymalna suma wektorowa
skorygowanych cz
ę
stotliwo
ś
ciowo przyspiesze
ń
drga
ń
miejscowych
a
hv(30 min)max
lub
kierunkowa składowa dominuj
ą
ca
przyspieszenia drga
ń
ogólnych
a
w(30 min)max
Mierzone:
Wyznaczane:
7
DZIENNA EKSPOZYCJA NA DRGANIA OGÓLNE
∑
=
⋅
=
n
i
i
wli
l
l
T
a
T
k
A
1
2
0
1
)
8
(
a
a
a
a
wli
----
skorygowana cz
ę
stotliwo
ś
ciowo skuteczna warto
ść
przyspieszenia drga
ń
okre
ś
lona dla przedziału czasu
T
i
l
–
kierunek x, lub y lub z
k
x
= k
y
= 1,4
dla kierunków
x
i
y
;
k
z
= 1
dla kierunku
z
T
0
----
czas odniesienia równy 8h (480 min = 28800 s)
DZIENNA EKSPOZYCJA NA DRGANIA MIEJSCOWE
a
a
a
a
hvi
----
skorygowana cz
ę
stotliwo
ś
ciowo skuteczna warto
ść
sumy
wektorowej przyspieszenia drga
ń
okre
ś
lona dla przedziału
czasu
T
i
a
a
a
a
hwxi
,
a
a
a
a
hwyi
,
a
a
a
a
hwzi
- skorygowane cz
ę
stotliwo
ś
ciowo, skuteczne
warto
ś
ci
przyspieszenia drga
ń
w kierunkach
x , y, z,
okre
ś
lone dla przedziału czasu
T
i
T
0
----
czas odniesienia równy 8h (480 min = 28800 s)
∑
=
⋅
=
=
n
i
i
hvi
h
eq
hv
T
a
T
A
a
1
2
0
)
8
,
(
1
)
8
(
2
2
2
hwzi
hwyi
hwxi
hvi
a
a
a
a
+
+
=
8
WARTO
ŚĆ
MAKSYMALNA SKUTECZNYCH,
SKORYGOWANYCH PRZYSPIESZE
Ń
DRGA
Ń
-
suma wektorowa skutecznych, skorygowanych cz
ę
stotliwo
ś
ciowo przyspiesze
ń
drga
ń
miejscowych, wyznaczona dla
i
-tej czynno
ś
ci wykonywanej w nara
Ŝ
eniu na drgania, m/s
2
- liczba czynno
ś
ci w ci
ą
gu dnia pracy, których czas trwania jest równy lub krótszy ni
Ŝ
30 min
hvi
a
n
{ } {
}
hvn
hv
hv
hvi
hv
a
a
a
a
a
....
,
max
max
2
1
max
,
=
=
{ }
{
}
n
wl
wl
wl
wli
w
a
a
a
a
a
....
,
max
max
2
1
max
=
=
wli
a
-
składowa dominuj
ą
ca (x, y, z), wybrana spo
ś
ród skorygowanych cz
ę
stotliwo
ś
ciowo
przyspiesze
ń
drga
ń
ogólnych, wyznaczona dla
i
-tej czynno
ś
ci wykonywanej w nara
Ŝ
eniu
na drgania, m/s
2
- liczba czynno
ś
ci w ci
ą
gu dnia pracy, których czas trwania jest równy lub krótszy ni
Ŝ
30 min
n
WARTO
Ś
CI DOPUSZCZALNE I PROGOWE DRGA
Ń
MECHANICZNYCH
WG ROZP. MPIPS I WG DYREKTYWY 2002/44/WE
Rodzaj drga
ń
Warto
ś
ci
dopuszczalne
dla drga
ń
mechanicznych (NDN)
i ich struktura
wg rozp. MPIPS
Warto
ś
ci
progowe
dla drga
ń
mechanicznych
i ich struktura
wg Dyrektywy 2002/44/WE
Drgania działaj
ą
ce
przez ko
ń
czyny
górne
( )
2
8
,
2
8
s
m
A
dop
=
2
min,
30
,
2
,
11
s
m
a
dop
hv
=
( )
2
5
8
s
m
A
gr
=
( )
2
5
,
2
8
s
m
A
dzialanie
=
Drgania o
działaniu ogólnym
( )
2
8
0
8
s
m
A
dop
,
=
2
min,
30
,
2
,
3
s
m
a
dop
w
=
(w odniesieniu do dominuj
ą
cej
składowej drga
ń
)
( )
2
15
1
8
s
m
A
gr
,
=
( )
2
5
,
0
8
s
m
A
dzialanie
=
(w odniesieniu do dominuj
ą
cej
składowej drga
ń
)
9
- maksymalna suma wektorowa skutecznych, skorygowanych cz
ę
stotliwo
ś
ciowo przyspiesze
ń
drga
ń
,
w m/s
2
, wybrana na danym stanowisku pracy z
i
sum wektorowych charakteryzuj
ą
cych drgania
miejscowe przy czynno
ś
ciach trwaj
ą
cych
≤≤≤≤
30 min
- składowa dominuj
ą
ca skorygowanego przyspieszenia drga
ń
, w m/s
2
, wybrana na danym stanowisku
pracy z 3
i
składowych charakteryzuj
ą
cych drgania ogólne przy czynno
ś
ciach trwaj
ą
cych
≤≤≤≤
30 min
- maksymalna dopuszczalna suma wektorowa, w m/s
2
,
NDN dla drga
ń
miejscowych trwaj
ą
cych
≤≤≤≤
30 min
- maksymalna dopuszczalna suma wektorowa, w m/s
2
,
NDN dla drga
ń
ogólnych trwaj
ą
cych
≤≤≤≤
30 min
OKRE
Ś
LANIE WIELKO
Ś
CI RYZYKA ZAWODOWEGO
-
wyznaczona dzienna ekspozycja na drgania
- warto
ść
NDN dla dziennej ekspozycji na drgania
dop
A
A
A
)
8
(
)
8
(
kr
)
8
(
=
)
8
(
A
dop
A )
8
(
min
30
,
,
max
h
max,
kr
dop
hv
hv
a
a
=
max
,
hv
a
min
30
,
,dop
hv
a
min
30
,
,
max
max
kr
dop
w
w
a
a
=
max
,
w
a
min
30
,
,dop
w
a
METODY OGRANICZANIA ZAGRO
ś
E
Ń
DRGANIAMI
MECHANICZNYMI
•
minimalizowanie drga
ń
u
ź
ródła
ich powstawania (zmniejszanie
wibroaktywno
ś
ci
ź
ródeł)
Metody techniczne:
•
metody aktywne redukcji drga
ń
•
automatyzacja procesów
technologicznych i zdalne
sterowanie
ź
ródłami drga
ń
•
minimalizowanie drga
ń
na drodze
ich propagacji
10
METODY OGRANICZANIA ZAGRO
ś
E
Ń
DRGANIAMI
MECHANICZNYMI
•
skracanie czasu nara
Ŝ
enia na drgania w ci
ą
gu
zmiany roboczej,
Metody organizacyjno - administracyjne:
•
szkolenia pracowników z zakresu wyst
ę
puj
ą
cych
zagro
Ŝ
e
ń
powodowanych ekspozycj
ą
na drgania oraz
w zakresie bezpiecznej obsługi maszyn i narz
ę
dzi.
•
przesuwanie do pracy na innych stanowiskach osób
szczególnie wra
Ŝ
liwych na działanie drga
ń
,
•
wydzielanie specjalnych pomieszcze
ń
do odpoczynku
,
METODY OGRANICZANIA ZAGRO
ś
E
Ń
DRGANIAMI
MECHANICZNYMI
Profilaktyka medyczna
•
Ze wzgl
ę
du na du
Ŝ
e zró
Ŝ
nicowanie wra
Ŝ
liwo
ś
ci ludzi na drgania
mechaniczne, przy podejmowaniu pracy zwi
ą
zanej z nara
Ŝ
eniem na
drgania konieczne jest przeprowadzenie bada
ń
lekarskich (w tym
palestezjometrycznych). Osoby szczególnie wra
Ŝ
liwe nie powinny
pracowa
ć
np. jako drwale piłami
ł
a
ń
cuchowymi, jako operatorzy m
ł
otów
wibracyjnych itp.
•
Okresowe kontrole lekarskie odgrywaj
ą
wa
Ŝ
n
ą
rol
ę
w wykrywaniu
wczesnych etapów zespo
ł
u wibracyjnego i mog
ą
przyczyni
ć
si
ę
do
zatrzymania jego dalszego rozwoju.
11
Dzi
ę
kuj
ę
za uwag
ę
!