DRGANIA MECHANICZNE

Ergonomia Wykłady ZiM

Drgania mechaniczne

• Zmiany kinematyczne lub dynamiczne

układów mechanicznych w funkcji czasu
określane są mianem drgań mechanicznych.

• Ze względu na charakter tych zmian w

czasie można je podzielić na dwie kategorie:

–

wstrząsy,

–

drgania właściwe

Ergonomia Wykłady ZiM

Wstrząsy

• Są to takie zmiany położenia, na które

organizm może reagować czynnie poprzez swe

mięśnie.

• Z fizjologicznego punktu widzenia są to

nieregularne, krótkotrwałe przemieszczenia

cząsteczki względem wybranego układu

odniesienia.

• Maksymalna wartość przyspieszenia

(a)

jest

podstawową cechą wstrząsu.

• Instrumenty pomiarowe muszą posiadać

liniową charakterystykę częstotliwości i fazy w

zakresie częstotliwości określonym przez

widmo mierzonego impulsu.

Ergonomia Wykłady ZiM

Parametry opisujące drgania

• częstotliwość

f (Hz)

oraz jej skład widmowy,

• przemieszczenie drgań

s (w m)

, czyli położenie

cząstki względem układu odniesienia,

• prędkość drgań

v (m /s)

- pierwsza pochodna

przemieszczenia po czasie,

• przyspieszenie drgań

a (m/s

)

- druga

pochodna przemieszczenia po czasie,

• logarytmiczny poziom drgań

L (dB)

• regularność drgań,

• czas trwania drgań

w którym wartości

amplitud ocenianego parametru ruchu są

> 0.2

wartości

max

Ergonomia Wykłady ZiM

Poziom drgań

L = 20 x lg b/b

Gdzie:
• b

jest poziomem odniesienia i w

zależności od parametru wynosi:

–

= 10

-6

m/s

;

–

= 10

-8

m/s ;

–

= 10

Ergonomia Wykłady ZiM

Organizm odbiera drgania w określonych

obszarach, pomiędzy określonymi granicami:

• dolną, która odpowiada czuciu drgań o

amplitudzie

A = 0.008 cm (x = 0), f = 1 Hz

;

• górną, która jest granicą szkodliwości i

odpowiada

A = 80 cm (x = 80 vibrarów) i f =

1 Hz

. Drgania o f = 1 Hz przyjmuje się za

wzorcowe.

• Za jednostkę intensywności drgań

przyjmuje się

vibrar

• Dla receptorów czuciowych podobnie jak dla

pozostałych zmysłów obowiązuje

prawo

Webera-Fechnera

(odczucie jest

proporcjonalne do logarytmu podniety).

Ergonomia Wykłady ZiM

Natężenie drgań:

•

c = b

gdzie:
• b - maksymalna amplituda

przyspieszenia a w m/

• f - częstotliwość w Hz.

Ergonomia Wykłady ZiM

• Przyrost wskaźnika

o 1 vibr

oznacza, że intensywność drgań
wzrasta 10 razy co wynosi 1.023
wartości porównawczej

• Wartość

jest różna dla różnych

częstotliwości.

• Całą rodzinę krzywych jednakowego

odczuwania drgań podzielono na 80
jednostek i nazwano je

palami.

Ergonomia Wykłady ZiM

Rodzaje odczuć człowieka w

zależności od wartości

drgań

Przyspieszenie ziemskie

Pale

Rodzaj wrażenia

poniżej 0.001

nieodczuwalne

0.001 - 0.01

0 - 10

słabo odczuwane

do 0.01

10 -

dobrze odczuwalne

do 1.00

40 -

nieprzyjemne o słabym

nasileniu

do 10

50 -

o dużym nasileniu

> 10

60 -

bardzo silne, szkodliwe

Ergonomia Wykłady ZiM

Kryteria oceny higienicznej

•

Wartość skuteczna RMS przyspieszenia a w

tercjach lub oktawach

(miara intensywności),

•

Wartość skorygowana przyspieszenia drgań

(stosując filtry korekcyjne, uwzględniające

właściwości człowieka, czyli widmo liniowe drgań

sprowadzone do jednej wartości normatywnej,

dającej informację o narażeniu człowieka),

•

Czas oddziaływania drgań na człowieka t

•

Częstotliwość f

w pasmach 1/4 oktawowych

lub 1/3 oktawowych.

Ergonomia Wykłady ZiM

Oddziaływanie drgań na

organizm człowieka zależy od

• przyjętej pozycji ciała (stojącej,

siedzącej),

• częstotliwości drgań (

tym większe im

bardziej pokrywa się ona z częstotliwością drgań

własnych narządów wewnętrznych

– 50 Hz - dolegliwości w mięśniach łydkowych,

– 70 Hz - dolegliwości w stopach,

– 20 Hz, < 250 Hz - układ nerwowy,

– 400 Hz - piekące bóle w miejscach kontaktu

ciała z elementem drgającym

Ergonomia Wykłady ZiM

• czasu narażenia:

–

objawy chorobowe pojawiają się zwykle

po 3 - 4 latach pracy,

–

objawy kliniczne pojawiają się zwykle po

5 - 6 latach pracy,

• wagi elementu i siły nacisku

Ergonomia Wykłady ZiM

•

powierzchni styku ciała z

elementem drgającym

(energetyczny charakter tego działania,

czyli ilość przekazywanej energii Q,

zależna jest od natężenia drgań c, czasu

narażenia t oraz powierzchni styku ciała z

elementem drgającym S ;

Q = c x S x t

Ergonomia Wykłady ZiM

Skutki oddziaływania drgań

mechanicznych

• Drgania mechaniczne przenoszone z układów

drgających do organizmu człowieka mogą

negatywnie oddziaływać bezpośrednio na

poszczególne tkanki i naczynia krwionośne,

bądź też mogą spowodować wzbudzenie do

drgań całego ciała lub jego części, a nawet

struktur komórkowych.

• Długotrwałe narażenie człowieka na drgania

może wywołać szereg zaburzeń w

organizmie, doprowadzając w konsekwencji

do trwałych, nieodwracalnych zmian

chorobowych

Ergonomia Wykłady ZiM

Najwyższe dopuszczalne

natężenia

•

(NDN)

drgań mechanicznych, zarówno

działających na człowieka przez kończyny

górne jak też o ogólnym działaniu, są wyrażone

jako dopuszczalne wartości

sum

wektorowych

ważonych częstotliwościowo

przyspieszeń

trzech składowych

kierunkowych drgań x, y, z.

• Podano je w rozporządzeniu ministra pracy i

polityki socjalnej z dnia 29 listopada 2002 r. w

sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i

natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w

środowisku pracy.

Ergonomia Wykłady ZiM

Dla drgań działających przez

kończyny górne

• wartość sumy wektorowej skutecznych,

ważonych częstotliwościowo przyspieszeń
drgań wyznaczonych dla trzech składowych
kierunkowych x, y i z nie powinna przekraczać

2,8 m/s

, przy 8-godzinnej ekspozycji;

• dla ekspozycji trwających 30 minut i krócej

maksymalna dopuszczalna wartość sumy
wektorowej przyspieszeń drgań wyznaczonych
dla trzech składowych x, y i z nie powinna
przekraczać

11,2

m/s

Ergonomia Wykłady ZiM

Dla drgań o działaniu

ogólnym

• wartość sumy wektorowej skutecznych,

ważonych częstotliwościowo przyspieszeń

drgań wyznaczonych dla trzech składowych

kierunkowych x, y i z nie powinna

przekraczać

0,8 m/s

, przy 8-godzinnej

ekspozycji ;

• dla ekspozycji trwających 30 minut i krócej

maksymalna dopuszczalna wartość sumy

wektorowej skutecznych, przyspieszeń

drgań dla trzech składowych kierunkowych

x, y i z nie powinna przekraczać

3,2 m/s

Ergonomia Wykłady ZiM

•

Nie wolno zatrudniać kobiet w

ciąży przy żadnej pracy w

warunkach narażenia na drgania

o ogólnym działaniu na organizm

człowieka.

•

Dla drgań o oddziaływaniu

miejscowym a

max

< 1 m/s

Ergonomia Wykłady ZiM

Ocena ryzyka zawodowego

•

Na obecnym etapie rozwoju i

realizacji polityki bezpieczeństwa

pracy i ochrony zdrowia

wyznaczenie ekspozycji

pracowników na czynniki fizyczne

występujące w środowisku pracy

jest często niewystarczające

Ergonomia Wykłady ZiM

• W celu stworzenia możliwości

zarządzania bezpieczeństwem i
higieną pracy oraz ochroną zdrowia

konieczna jest ocena ryzyka

zawodowego, do której jest

zobowiązany każdy pracodawca

myśl postanowień rozporządzenia
ministra pracy i polityki socjalnej z
dnia 26 września 1997 r. w sprawie
ogólnych przepisów bezpieczeństwa i
higieny pracy

Ergonomia Wykłady ZiM

• Aby ocenić ryzyko zawodowe, nie wystarczy

określić czy na danym stanowisku pracy
występują, czy też nie występują
przekroczenia ustalonych ze względu na
ochronę zdrowia wartości dopuszczalnych.

• Wymaga się tu określenia poziomu

badanego czynnika w stosunku do
ustalonych wartości dopuszczalnych nawet
wówczas, gdy na kontrolowanym
stanowisku pracy przekroczenia wartości
dopuszczalnych nie występują.

Ergonomia Wykłady ZiM

•

Poziom czynnika w stosunku do

wartości dopuszczalnej określany

jest przez wyznaczenie tzw.

krotności czynnika.

Ergonomia Wykłady ZiM

Zgodnie z normą przyjmuje

się, że:

•

jeżeli wyznaczona dla stanowiska pracy krotność jest

mniejsza od 0,5 (k < 0,5), to ryzyko wystąpienia

niekorzystnych dla zdrowia pracowników następstw

narażenia na drgania na tym stanowisku jest małe, (M);

•

jeżeli wyznaczona dla stanowiska pracy krotność

jest równa 0,5 lub większa, ale nie przekracza 1 (0,5

=< k =< 1), to ryzyko zawodowe przy narażeniu na

drgania jest ryzykiem (średnim - Ś);

•

jeżeli wyznaczona dla stanowiska pracy krotność

jest większa od 1 (k > 1), to ryzyko związane z

narażeniem na te drgania jest ryzykiem

niedopuszczalnym (dużym - D).

Ergonomia Wykłady ZiM

Metody ograniczania

zagrożeń drganiami

mechanicznymi

Metody techniczne:

• minimalizowanie drgań u źródła ich

powstawania (zmniejszanie wibroaktywności

źródeł)

• minimalizowanie drgań na drodze ich

propagacji

• automatyzację procesów technologicznych i

zdalne sterowanie źródłami drgań

Ergonomia Wykłady ZiM

Ograniczenie zagrożeń drganiami mechanicznymi

metodami organizacyjno-administracyjnymi:

• skracanie czasu narażenia na drgania w ciągu

zmiany roboczej

• wydzielanie specjalnych pomieszczeń do

odpoczynku

• przesuwanie do pracy na innych stanowiskach

osób szczególnie wrażliwych na działanie drgań

• szkolenia pracowników w celu uświadomienia

ich o występujących zagrożeniach

powodowanych ekspozycją na drgania oraz w

zakresie możliwie bezpiecznej obsługi maszyn i

narzędzi

Ergonomia Wykłady ZiM

Metody organizacyjno-

administracyjne powinny być

stosowane zwłaszcza tam, gdzie

brak jest możliwości

ograniczenia zagrożeń metodami

technicznymi.

Ergonomia Wykłady ZiM

•

układ nerwowy

: zaburzenia czucia, bólu,

dotyku, (nie wszystkie miejsca na skórze
mają tą samą wrażliwość na drgania:
największą mają palce rąk, sklepienie
stopy, brzuch), niezrównoważenie
emocjonalne (najpierw nadmierna
pobudliwość a następnie apatia),
uszkodzenie komórek rdzenia nerwowego,
krwawe wylewy na skutek drgań o dużej
energii, nerwica wegetatywna, zaburzenia
koordynacji rąk, bezsenność, wzmożone
pocenie, zmiany przemiany materii,
osłabienie,

Ergonomia Wykłady ZiM

•

układ kostno - stawowy

(najczęściej zaatakowany jest staw
łokciowy, rzadziej barkowy i
nadgarstka): wzrost mazi stawowej i
tkanki tworzącej torebkę stawową,
wysięki, zapalenia pochewek
ścięgnistych, zwapnienie wiązadeł,
tworze- nie wyrośli kostnych,
odwapnienia, torbiele,
przewapnienia, pęknięcia, martwica,

Ergonomia Wykłady ZiM

•

układ mięśniowy

: w pierwszym okresie

powiększenie masy mięśnia, a następnie jego
zanik, poza tym bolesne skurcze (zwłaszcza
mięśni przed-ramienia, rąk i podudzi), spadek
siły i tonusu mięśni, dwukrotnie wyższy WE,
drżenie,- układ krwionośny: skurcz naczyń,
spadek ciśnienia krwi, blednięcie, sinica skóry
(tzw. choroba 3 palców), drętwienie,
martwota, duża bolesność,- układ trawienny:
bóle żołądka, zaburzenie trawienia, obniżenie
żołądka, zwiotczenie jego ścian, nieżyt błony
śluzowej,

Ergonomia Wykłady ZiM

Obniżenie szkodliwych

skutków

• dostarczenie do ustroju dostatecznej ilości

witamin takich jak: B

,C, PP,

• przestrzeganie warunków określonych przez

normatywy higieniczne,

• nie zatrudnianie w środowisku drgającym

młodocianych i kobiet,

• przestrzeganie zalecanego czasu pracy

(kontakt z elementem wibrującym nie

powinien przekraczać 2/3 czasu dniówki),

• zalecenie po każdej godzinie pracy (oprócz

przerwy obiadowej) przerwy 10-15 minutowej,

• rotacja grup pracowniczych,

Ergonomia Wykłady ZiM

• zapewnienie odpowiedniego

mikroklimatu na stanowisku pracy:

t < 16

= 40 - 60 %,

= 0.3 m/s.,

• stosowanie nagrzewnic emitujących

strugę powietrza o t = 25o-28 oC na

ręce pracowników o v = 1-3 m/sek.,

• stosowanie ochron indywidualnych

(pasy, poduszki, rękawice, wkładki do

obuwia, rękawy).

Document Outline