Ergonomia  wykład 5
Materialne warunki pracy
- drgania mechaniczne
dr Katarzyna Lis
www.katarzynalis.pl
DRGANIA MECHANICZNE  POJ
CIA PODSTAWOWE
Drgania mechaniczne to ruch cząstek ośrodka
sprÄ™\
ystego względem ich poło\
enia równowagi.
W aspekcie ochrony i bezpieczeństwa człowieka w
środowisku pracy, rozpatrywane są jedynie drgania
mechaniczne (wibracje), które rozprzestrzeniają się w
ośrodkach stałych.
Podstawowe parametry charakteryzujÄ…ce drgania to:
amplituda
częstotliwość
1
SYGNAA
DRGANIOWY W FUNKCJI CZASU
Miarą amplitudy drgań na stanowiskach pracy jest:
wartość skuteczna przyspieszenia drgań aRMS
PODZIAA
DRGAC

ZE WZGL
DU NA ZMIENNOŚĆ W CZASIE:
" drgania ustalone
" drgania nieustalone
ZE WZGL
DU NA CHARAKTER NARAśENIA:
" drgania ciągłe
" drgania przerywane
" drgania sporadyczne
ZE WZGL
DU NA MIEJSCE WNIKANIA DO ORGANIZMU
" drgania o działaniu ogólnym (ogólne) przenoszone do organizmu
człowieka przez: stopy, miednicę (pośladki), plecy, boki.
" drgania działające na organizm człowieka przez kończyny górne
(miejscowe).
2
y
RÓDA
A DRGAC
MECHANICZNYCH
O DZIAA
ANIU OGÓLNYM DZIAA
AJ
CYCH PRZEZ KOC
CZYNY GÓRNE
O DZIAA
ANIU OGÓLNYM DZIAA
AJ
CYCH PRZEZ KOC
CZYNY GÓRNE
stropy i podłogi hal fabrycznych i ręczne narzędzia uderzeniowe o
innych budynków oraz podesty, napędzie pneumatycznym ,
pomosty itp. wprawione w drgania hydraulicznym, spalinowym lub
przez eksploatowane w nich (lub poza elektrycznym (np. młoty, ubijaki,
nimi) maszyny i urzÄ…dzenia lub te\
nitowniki, klucze udarowe),
przez ruch uliczny czy kolejowy
ręczne narzędzia obrotowe o napędzie
platformy drgajÄ…ce
elektrycznym pneumatycznym, lub
spalinowym (np. wiertarki, szlifierki,
siedziska i podłogi środków transportu
piły łańcuchowe),
(samochodów, ciągników, autobusów,
dz
wignie sterujące maszyn i pojazdów
tramwajów, trolejbusów oraz pojazdów
obsługiwane rękami
kolejowych, statków i samolotów )
z
ródła technologiczne (np. obrabiane
siedziska i podłogi maszyn
elementy trzymane w dłoniach lub
budowlanych (np. do robót ziemnych,
fundamentowania, zagęszczania prowadzone ręką przy szlifowaniu,
gruntów )
gładzeniu, polerowaniu itp.).
REAKCJA ORGANIZMU CZA
OWIEKA NA DZIAA
ANIE
DRGAC
MECHANICZNYCH ZALEśY OD:
miejsca wnikania drgań do organizmu
kierunku rozchodzenia się drgań w organizmie
wielkości charakteryzujących drgania :
" amplitudy (np. przyspieszenia drgań)
" częstotliwości (widma drgań)
czasu nara\
enia na drgania
sposobu obsługi maszyn czy narzędzi (utrzymywana postawa,
siły nacisku i zacisku wywierane na narzędzie)
warunków klimatycznych otoczenia (wilgotności i temperatury)
właściwości osobniczych danego człowieka (cech dziedzicznych,
stanu zdrowia, przyjmowanych leków, palenia tytoniu itp.)
3
MODEL MECHANICZNY CIAA
A CZA
OWIEKA
Reakcja organizmu człowieka
zale\
y silnie od częstotliwości
głowa
gałki oczne
działających na niego drgań.
5 - 30 Hz
20 - 90 Hz
narzÄ…dy klatki
Ka\
da część ciała jest
pas barkowy
reprezentowana przez swojÄ…
piersiowej
4 - 5 Hz
masÄ™, sprÄ™\
ystość
5 - 9 Hz
i tłumienie; posiada tak\
e
narzÄ…dy jamy
swojÄ… charakterystycznÄ…
przedramiÄ™
brzusznej
częstotliwość drgań własnych.
5 - 10 Hz
4 - 8 Hz
Zró\
nicowana wra\
liwość
dłoń
kończyna górna
człowieka na drgania o
30 - 50 Hz
16 - 30 Hz
ró\
nych częstotliwościach jest
pozycja siedzÄ…ca
uwzględniana poprzez
kręgosłup
odpowiedniÄ… korekcjÄ™
10 - 12 Hz
kończyna dolna
mierzonych przyspieszeń
pas biodrowy
drgań. Uzyskiwana jest wtedy:
2 - 20 Hz
5 - 9 Hz
skorygowana skuteczna
wartość przyspieszenia drgań
pozycja stojÄ…ca
aw,RMS [m/s 2]
SKUTKI SZKODLIWEGO ODDZIAA
YWANIA DRGAC

NA ORGANIZM CZA
OWIEKA
FIZJOLOGICZNE
FUNKCJONALNE
ZABURZENIA CZYNNOÅšCI NARZ
DÓW
ZAKA
ÓCENIA KOORDYNACJI RUCHÓW
WEWN
TRZNYCH
WYDA
UśENIE CZASU REAKCJI
ZMIANY W UKA
ADZIE NERWOWYM
WZROKOWEJ
SCHORZENIA NACZYC
KRWIONOÅšNYCH
WYDA
UśENIE CZASU REAKCJI
ZMIANY W UKA
ADZIE KOSTNO
RUCHOWEJ
STAWOWYM
ZABURZENIA CZYNNOÅšCI MI
ÅšNI I
NADMIERNE ZM
CZENIE
ÅšCI
GIEN
OBNIśENIE JAKOŚCI WYKONYWANEJ PRACY ROZWÓJ ZMIAN CHOROBOWYCH
SKUTKI SPOA
ECZNE I EKONOMICZNE
I ekonomiczne
4
ZABURZENIA WYWOA
YWANE DZIAA
ANIEM
DRGAC
OGÓLNYCH
Zespół bólowy kręgosłupa, będący następstwem zmian
chorobowych, został uznany w niektórych krajach (np. w
Belgii i Niemczech) za chorobÄ™ zawodowÄ….
Zaburzenia w czynnościach narządów wewnętrznych są
głównie wynikiem pobudzenia poszczególnych narządów
do drgań rezonansowych. Najczęściej zmiany te wpływają
na upośledzenie czynności układu pokarmowego (głównie
\
ołądka i przełyku).
Negatywne działanie drgań obejmuje tak\
e zaburzenia w
narzÄ…dach rozrodczych, narzÄ…dach klatki piersiowej,
narządzie przedsionkowo-ślimakowym i narządach jamy
nosowo-gardłowej.
ZESPÓA
WIBRACYJNY UKA
ADU R
KA - RAMI

(HAVS - Hand-Arm Vibration Syndrome)
postać naczyniowa lub naczyniowo-nerwowa,
postać kostna lub kostno - stawowa ,
postać mieszana .
POSTAĆ NACZYNIOWA  choroba białych palców
mechaniczne uszkodzenia ścian naczyń
krwionośnych,
zaburzenia w przepływie krwi,
nieprawidłowa dystrybucja przepływu krwi
między przepływ od\
ywczy oraz przepływ
termoregulacyjny,
napadowe skurcze naczyń krwionośnych
powodowane zaburzeniami w tej
dystrybucji
5
ZAKRES CZ
STOTLIWOÅšCI
ZAKRES CZ
STOTLIWOÅšCI
Analizowany zakres częstotliwości dla drgań o działaniu
ogólnym (ogólnych) wynosi: od 0,9 Hz do 90 Hz.
W tym zakresie znajdują się częstotliwości drgań własnych poszczególnych
narządów człowieka jak te\
częstotliwość drgań własnych całego ciała
człowieka (4 - 5 Hz).
Analizowany zakres częstotliwości dla drgań działających
przez kończyny górne (miejscowych) wynosi: od 5,6 Hz
do 1400 Hz.
WIELKOÅšCI ZWI
ZANE Z OCEN
NARAśENIA
NA DRGANIA NA STANOWISKACH PRACY
Mierzone:
" skorygowane skuteczne wartości przyspieszenia drgań miejscowych w kierunkach
x, y, z : ahwxi , ahwyi , ahwzi
a a a
a a a
a a a
" skorygowane skuteczne wartości przyspieszenia drgań ogólnych w kierunkach
x, y, z : awxi , awyi , awzi
a a a
a a a
a a a
" czas nara\
enia Ti
Wyznaczane:
dzienna ekspozycja na drgania A(8) (równowa\
na dla 8 godzin suma
wektorowa wa\
onych częstotliwościowo przyspieszeń drgań miejscowych lub
równowa\
na dla 8 godzin składowa
maksymalna suma wektorowa skorygowanych częstotliwościowo przyspieszeń
drgań miejscowych ahv(30 min)max lub
kierunkowa składowa dominująca przyspieszenia drgań ogólnych aw(30 min)max
6
DZIENNA EKSPOZYCJA NA DRGANIA OGÓLNE
n
1
2
Al (8 ) = k a Å" Ti
l "
T0 i =1 wli
a - skorygowana częstotliwościowo skuteczna wartość
a -
a -
a -
wli
przyspieszenia drgań określona dla przedziału czasu Ti
l  kierunek x, lub y lub z
kx = ky = 1,4 dla kierunków x i y; kz = 1 dla kierunku z
T0 - czas odniesienia równy 8h (480 min = 28800 s)
-
-
-
DZIENNA EKSPOZYCJA NA DRGANIA MIEJSCOWE
n
1
2
ahv(eq,8h) = A(8) =
"a Å"Ti
T0 i=1 hvi
a - skorygowana częstotliwościowo skuteczna wartość sumy
a -
a -
a -
hvi
wektorowej przyspieszenia drgań określona dla przedziału
2 2 2
czasu Ti ahvi = ahwxi + ahwyi + ahwzi
a ,a ,a - skorygowane częstotliwościowo, skuteczne
a a a
a a a
a a a
hwxi hwyi hwzi
wartości przyspieszenia drgań w kierunkach
x , y, z, określone dla przedziału czasu Ti
T0 - czas odniesienia równy 8h (480 min = 28800 s)
-
-
-
7
WARTOŚĆ MAKSYMALNA SKUTECZNYCH,
SKORYGOWANYCH PRZYSPIESZEC
DRGAC

ahv,max = max{ahvi }= max{ahv1, ahv2 ....
ahvn}
ahvi - suma wektorowa skutecznych, skorygowanych częstotliwościowo przyspieszeń drgań
miejscowych, wyznaczona dla i-tej czynności wykonywanej w nara\
eniu na drgania, m/s2
n - liczba czynności w ciągu dnia pracy, których czas trwania jest równy lub krótszy ni\
30 min
awmax = max{awli}=max{awl , awl .... awl }
1 2 n
awli - składowa dominująca (x, y, z), wybrana spośród skorygowanych częstotliwościowo
przyspieszeń drgań ogólnych, wyznaczona dla i-tej czynności wykonywanej w nara\
eniu
na drgania, m/s2
n - liczba czynności w ciągu dnia pracy, których czas trwania jest równy lub krótszy ni\
30 min
WARTOÅšCI DOPUSZCZALNE I PROGOWE DRGAC

MECHANICZNYCH
WG ROZP. MPIPS I WG DYREKTYWY 2002/44/WE
Wartości progowe
Wartości dopuszczalne
dla drgań mechanicznych (NDN) dla drgań mechanicznych
Rodzaj drgań
i ich struktura
i ich struktura
wg rozp. MPIPS
wg Dyrektywy 2002/44/WE
Drgania działające
A(8) = 2,8 m s2 A(8)gr = 5 m s2
dop
przez kończyny
górne
ahv,30min,dop = 11,2 m s2
A(8) = 2,5 m s2
dzialanie
A(8)dop = 0,8 m s2 A(8)gr = 1,15 m s2
Drgania o
aw,30min,dop = 3,2 m s2 A(8)dzialanie = 0,5 m s2
działaniu ogólnym
(w odniesieniu do dominujÄ…cej (w odniesieniu do dominujÄ…cej
składowej drgań) składowej drgań)
8
OKREÅšLANIE WIELKOÅšCI RYZYKA ZAWODOWEGO
A(8)
A(8)
- wyznaczona dzienna ekspozycja na drgania
krA(8) =
- wartość NDN dla dziennej ekspozycji na drgania
A(8)dop A(8)dop
ahv max awmax
krmax,h = krmax =
ahv,dop,30min aw,dop,30min
ahv,max - maksymalna suma wektorowa skutecznych, skorygowanych częstotliwościowo przyspieszeń drgań,
w m/s2, wybrana na danym stanowisku pracy z i sum wektorowych charakteryzujÄ…cych drgania
miejscowe przy czynnościach trwających d" 30 min
d"
d"
d"
aw,max - składowa dominująca skorygowanego przyspieszenia drgań, w m/s2, wybrana na danym stanowisku
pracy z 3i składowych charakteryzujących drgania ogólne przy czynnościach trwających d" 30 min
d"
d"
d"
maksymalna dopuszczalna suma wektorowa, w m/s2,
ahv,dop,30min - NDN dla drgań miejscowych trwających d" 30 min
d"
d"
d"
aw,dop,30min - maksymalna dopuszczalna suma wektorowa, w m/s2,
NDN dla drgań ogólnych trwających d" 30 min
d"
d"
d"
METODY OGRANICZANIA ZAGROśEC
DRGANIAMI
MECHANICZNYMI
Metody techniczne:
" minimalizowanie drgań u z
ródła
ich powstawania (zmniejszanie
wibroaktywności z
ródeł)
" minimalizowanie drgań na drodze
ich propagacji
" automatyzacja procesów
technologicznych i zdalne
sterowanie z
ródłami drgań
" metody aktywne redukcji drgań
9
METODY OGRANICZANIA ZAGROśEC
DRGANIAMI
MECHANICZNYMI
Metody organizacyjno - administracyjne:
" skracanie czasu nara\
enia na drgania w ciÄ…gu
zmiany roboczej,
" wydzielanie specjalnych pomieszczeń do odpoczynku,
" przesuwanie do pracy na innych stanowiskach osób
szczególnie wra\
liwych na działanie drgań,
" szkolenia pracowników z zakresu występujących
zagro\
eń powodowanych ekspozycją na drgania oraz
w zakresie bezpiecznej obsługi maszyn i narzędzi.
METODY OGRANICZANIA ZAGROśEC
DRGANIAMI
MECHANICZNYMI
Profilaktyka medyczna
" Ze względu na du\
e zró\
nicowanie wra\
liwości ludzi na drgania
mechaniczne, przy podejmowaniu pracy zwiÄ…zanej z nara\
eniem na
drgania konieczne jest przeprowadzenie badań lekarskich (w tym
palestezjometrycznych). Osoby szczególnie wra\
liwe nie powinny
pracować np. jako drwale piłami łańcuchowymi, jako operatorzy młotów
wibracyjnych itp.
" Okresowe kontrole lekarskie odgrywajÄ… wa\
nÄ… rolÄ™ w wykrywaniu
wczesnych etapów zespołu wibracyjnego i mogą przyczynić się do
zatrzymania jego dalszego rozwoju.
10
Dziękuję za uwagę!
11