WIBRACJE

Wibracjami nazywamy drgania akustyczne rozprzestrzeniające się w ośrodkach stałych.

Wibracje w wielu przypadkach są czynnikiem roboczym, jako niezbędny element do realizacji zadanych procesów technologicznych jak czyszczenie i mielenie wibracyjne oraz także do

:kruszenia, wiercenia, drążenia, szlifowania. Przenoszone drogą bezpośredniego kontaktu z drgającym źródłem do organizmu człowieka mogą też wywierać ujemny wpływ na zdrowie pracowników i doprowadzić niejednokrotnie do trwałych zmian chorobowych.

Zagrożenie chorobą wibracyjną możemy podzielić na dwie grupy: 1) Zagrożenie wibracją ogólną – kiedy drgania przenoszone są na organizm człowieka przez stopy w pozycji stojącej lub miednicę i plecy w pozycji siedzącej.

2) Zagrożenie wibracją lokalną – kiedy drgania przenoszone są przez wybraną część ciała –

najczęściej są to dłonie.

Drgania z częstotliwością do 35Hz są szczególnie niebezpiecznie, ponieważ w tym zakresie występują rezonanse poszczególnych narządów i części ciała.

głowa 4 i 25 Hz

szczęka 6 – 8 Hz

narządy klatki piersiowej 5 – 9 Hz

kończyny górne 3Hz

narządy jamy brzusznej 4,5 – 10 Hz

pęcherz moczowy 10 – 18 Hz

miednica 5 i 9 Hz

umięsnienie 13 – 20 Hz

kończyny dolne 5Hz

Częstości rezonansowe drgań wybranych narządów człowieka.

Powyżej częstotliwości 35 Hz reagują tylko receptory skórne.

Drgania o częstotliwości w zakresie 50 – 250 Hz niekorzystnie wpływają na system nerwowy.

Powyżej 400Hz wywołują wrażenie piekącego bólu w miejscu kontaktu ciała z drgającą powierzchnią.

W zakresie niskich częstotliwości drgania narządów wewnętrznych utrudniają fizjologiczne ruchy oddechowe do bezdechu włącznie.

Silne rezonansowe drgania szczęki, uczucie ucisku na krtań, modulacja przepływu powietrza drogami oddechowymi oraz deformacja narządów mowy uniemożliwia porozumiewanie się.

Bóle w obrębie jamy brzusznej spowodowane wygięciem wątroby i jelita grubego oraz zniekształceniem jelit pod wpływem drgań w zakresie częstotliwości 4,5 – 10Hz są szczególnie uciążliwe.

OBJAWY ODDZIAŁYWAŃ DRGAŃ:

Jeżeli zagrożenie wibracyjne nie wywołuje szybkiego uszkodzenia narządów lub części ciała –

wówczas występuje tzw. zespól adaptacyjny mający trzy etapy:

–

etap alarmu – natychmiastowa reakcja na bodziec

–

etap odporności – optymalne przystosowanie ustroju do funkcjonowania w obecności działania bodźca

–

etap wyczerpania – gdy bodziec oddziałuje zbyt długo lub ma zbyt wysoką intensywność Choroba wibracyjna od 1968 roku jest uznana za chorobę zawodową. Dlatego stopień szkodliwości drgań, które oddziałują na człowieka jest znormalizowany i opisywany przez skuteczną wartość przyspieszenia.

Dla zaprojektowania zabezpieczeń przed drganiami konieczna jest znajomość przyspieszenia, aby ze wzoru:

gdzie: F - siła

F = a ⋅ m

a - przyspieszenie

m –masa

wyznaczyć działającą siłę i móc jej przeciwdziałać.

Najpopularniejszymi czujnikami drgań są akcelerometry piezoelektryczne.

Stosowane są dwie miary przyspieszenia:

 m 

•

miara metryczna z układu SI  2 

 s 

 m 

 m 

•

miara neutralna (g) – jednostka przyspieszenia ziemskiego 9,81 

( 1g = 9,81

)

2 

 s 

 2 

 s 

Subiektywne reakcje człowieka na drgania:

< 0,001g drgania nieodczuwalne

< 0,01g

drgania słabo odczuwalne

< 0,1g

drgania dobrze odczuwalne

< 1g

nieprzyjemne doznania subiektywne o niewielkim natężeniu

< 10g

nieprzyjemne doznania subiektywne

> 10g

nieprzyjemne doznania subiektywne o bardzo silnym natężeniu Typowe zagrożenia wibracyjne dla człowieka przedstawione jako zakresy przyspieszeń w funkcji częstotliwości:

Reakcjami człowieka na wibracje pionową w zależności od częstotliwości i amplitudy mogą być:

•

bezdech

kręgosłupa

•

ból klatki piersiowej

•

zawroty głowy

•

drgania szczęki

•

utrudnienie mowy

•

ból jamy brzusznej

•

parcie na mocz, kał

•

napięcie mięśni

•

ogólne złe samopoczucie

•

ból w odcinku lędźwiowo-krzyżowym

NORMY:

PN-91/N-01352

Opisuje typowe rodzaje drgań:

•

Ustalone

•

Nieustalone

•

Narażenie ciągłe

•

Narażenie przerywane

•

Narażenie sporadyczne

Przedstawia też układy odniesienia w których przeprowadza się pomiary skutecznej wartości składowych kierunkowych przyspieszeń

Metody oceny narażenia –

•

widmowa,

•

ważona,

•

dozymetryczna

PN-91/N-01355 i PN-91/N-01356

Normy dla przyrządów mierzących przyspieszenia drgań.

PN-91/N-01353

Dopuszczalne wartości przyspieszenia drgań oddziałujących na organizm człowieka przez kończyny górne:

Dopuszczalne wartości ważone przyspieszenia drgań (aeq) m/s2

Składowe drgań

k ≤ 2

2 < k ≤ 3

k > 3

x, y, z

0,8

1,8

2,8

Pomiar stopnia narażenia wykonuje się uwzględniając parametry:

•

współczynnik szczytu

•

wartość ważoną przyspieszenia drgań

•

czas oddziaływania drgań na organizm ludzki

Pasmo zawiera się miedzy 5,6 a 1400Hz a okres oddziaływania to ciągłe 480 minutowe działanie.

PN-91/N-01354

Pozwala wyznaczyć dopuszczalną wartość przyspieszenia drgań w przypadku czasu oddziaływania na organizm człowieka krótszego niż 480 minut: a = a

480

t

480

t

gdzie:

a 480 - dopuszczalna skuteczna wartość przyspieszenia drgań dla czasu t ( t = 480 min) t – czas rzeczywistego oddziaływania drgań człowieka w ciągu zmiany roboczej

Pozwala też wyznaczyć dopuszczalny czas oddziaływania drgań jeżeli znana jest wartość przekroczenia skutecznej wartości przyspieszenia



2

a



t =  480 

 aw 

gdzie:

a 480 - dopuszczalna skuteczna wartość przyspieszenia drgań dla czasu t ( t = 480 min) aw - wyznaczona na podstawie danych pomiarowych skuteczna wartość przyspieszenia.

Literatura: Wit Stanek „Czynniki fizyczne. Drgania(wibracje)”.

Opracowały: Katarzyna Bimczok

Ewa Adamska