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.
Powyżej częstotliwości 35 Hz reagują tylko receptory skórne.
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.
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
m
a
F
⋅
=
a - przyspieszenie
m –masa
wyznaczyć działającą siłę i móc jej przeciwdziałać.
Najpopularniejszymi czujnikami drgań są akcelerometry piezoelektryczne.
Stosowane są dwie miary przyspieszenia:
•
miara metryczna z układu SI
2
s
m
•
miara neutralna (g) – jednostka przyspieszenia ziemskiego 9,81
2
s
m
( 1g = 9,81
2
s
m
)
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
•
ból klatki piersiowej
•
drgania szczęki
•
ból jamy brzusznej
•
napięcie mięśni
•
ból w odcinku lędźwiowo-krzyżowym
kręgosłupa
•
zawroty głowy
•
utrudnienie mowy
•
parcie na mocz, kał
•
ogólne złe samopoczucie
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:
Składowe drgań
Dopuszczalne wartości ważone przyspieszenia drgań (a
eq
) m/s
2
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:
t
a
a
t
480
480
=
gdzie:
480
a - 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
=
w
t
a
a
480
2
gdzie:
480
a - dopuszczalna skuteczna wartość przyspieszenia drgań dla czasu t (t = 480 min)
w
a - wyznaczona na podstawie danych pomiarowych skuteczna wartość przyspieszenia.
Literatura: Wit Stanek „Czynniki fizyczne. Drgania(wibracje)”.
Opracowały: Katarzyna Bimczok
Ewa Adamska