CAPÍTULO 10: VIBRACIONES

Desde un punto de vista higiénico las vibraciones comprenden todo movimiento transmitido al cuerpo humano por estructuras sólidas capaz de producir un efecto nocivo o cualquier tipo de molestia. El fenómeno se caracteriza por la amplitud del desplazamiento de las partículas, su velocidad y su aceleración.

Frecuentemente se asocia la exposición a las vibraciones con la exposición al ruido en los procesos industriales ya que por lo general ambos se originan en la misma operación y se trata de desplazamientos oscilatorios dentro del campo de las frecuencias infrasonoras y parcialmente sonoras. Sin embargo los efectos que se producen a raíz de una exposición al ruido y a las vibraciones son completamente diferentes en su naturaleza.

Las causas comunes de la vibración son debidas a partes de máquinas desequilibradas en movimiento, flujos turbulentos de fluidos, golpes de objetos, impulsos, choques, etc. Se presenta en la mayoría de las máquinas y herramientas utilizadas por los trabajadores (vehículos de transporte por carretera, maquinaria agrícola o de obras públicas, herramientas manuales, carretillas elevadoras, máquinas neumáticas, etc.).

En general la vibración es un fenómeno físico no deseable, aunque en ocasiones se produce para hacer funcionar un dispositivo (martillos mecánicos, cintas transportadoras vibratorias, tamices vibradores, etc. ) y en esos casos el ruido resultante es inevitable, debiendo procederse al aislamiento necesario.

GENERALIDADES

Se dice que un cuerpo vibra cuando sus partículas se hallan imbuidas de un movimiento oscilatorio, respecto de una población de equilibrio, o referencia.

Estas oscilaciones pueden clasificarse según:

  1. La parte del cuerpo a la que afecten, en:
  • Vibraciones globales (afectan al cuerpo en su totalidad).
  • Vibraciones parciales (afectan a subsistemas del cuerpo, las más conocidas son las vibraciones mano-brazo).
  1. Sus características físicas, en :
  • Vibraciones libres, periódicas, o sinusoidales, cuando no existen fuerzas externas que modifiquen la amplitud de las sucesivas ondas.
  • Vibraciones no periódicas (choques).
  • Vibraciones aleatorias, donde sí actúan dichas fuerzas.
  1. Su origen, en:

Vibraciones producidas en procesos de transformación. Las interacciones producidas entre las piezas de la maquinaria y los elementos que van a ser transformados, generan choques repetidos que se traducen en vibraciones de materiales y estructuras, cuya transmisión se efectuará bien directamente, bien mediante medios de propagación adecuados. Como ejemplos más frecuentes, pueden citarse las originadas en prensas, tronzadoras, martillos neumáticos (figura 10-2), y algunas herramientas manuales.

Vibraciones generadas por el funcionamiento de la maquinaria o los materiales, y, dentro de este grupo, las producidas como consecuencia de fuerzas alternativas no equilibradas (motores, alternadores, útiles percutores, u otras herramientas) y las que provienen de irregularidades del terreno sobre el que circulan los medios de transporte.

Vibraciones debidas a fallos de la maquinaria, pudiendo diferenciarse: fallos de concepción , fallos de utilización, fallos de funcionamiento, o fallos de mantenimiento; en cualquier caso, generadores de fuerzas dinámicas, susceptibles de generar vibraciones. Los más frecuentes se producen por tolerancias de fabricación, desgaste de superficies, excentricidades, desequilibrio de elementos giratorios, cojinetes defectuosos, etc.

Vibraciones de origen natural, se producen de forma aleatoria, ya que dependen de fenómenos naturales, difícilmente previsibles (viento, tormentas, seísmos), y de compleja valoración, respecto a su efecto sobre el organismo. Por otro lado, su acción se circunscribe a los puestos de trabajo que se desarrollen al aire libre.

EFECTOS DE LAS VIBRACIONES SOBRE EL ORGANISMO

El hombre percibe vibraciones en una gama de frecuencias que va desde una fracción de hertzios (Hz) hasta 1.000 Hz. Cuando se considera la influencia de las vibraciones en el organismo se examinan los casos de vibración del cuerpo total o vibración segmental, en el caso en que solamente esté expuesta una parte del cuerpo.

Las vibraciones de muy baja frecuencia estimulan el laberinto del oído izquierdo, provocan trastornos del sistema nervioso central y pueden producir mareos y vómitos.

Las vibraciones de baja frecuencia, entre 1 y 20 hertzios pueden producir lumbalgias, hernias, pinzamientos discales, etc. También pueden producir diversos síntomas neurológicos, dificultad del equilibrio, trastornos de visión, etc.

Las vibraciones de alta frecuencia, entre 20 y 1.000 hertzios producen trastornos osteo-articulares objetivables radiologicamente como: artrosis de codo, lesiones de muñeca, afecciones angioneuróticas de la mano.

El cuerpo es un sistema biológico y físico muy complejo. Si se asimila a un modelo mecánico, es un compendio de elementos lineales y no lineales, diferentes para cada persona. Biológicamente, y fisiológicamente, no es más simple que el modelo anterior .

Los factores determinantes de los efectos producidos por la acción de las vibraciones sobre el organismo , son:

Zona afectada del cuerpo (totalidad , o parte): Las mejores estudiadas son las que afectan al cuerpo entero, y las que afectan al subsistema mano-brazo, para las que se han establecido criterios de valoración propios (Norma Básica de Vibraciones, Normas ISO, Normas AFNOR, etc.)

La sintomatología producida sobre el cuerpo entero es muy diversa , y va a depender de muchos otros factores, que se describirán más adelante. Cuando su acción se dirige al subsistema mano-brazo, aparece una sintomatología específica, conocida como «síndrome de Raynaud», o «síndrome de los dedos blancos», caracterizada por la aparición de hormigueo, entumecimiento, emblanque­cimiento, y sobrerreacciones al frío, en las falanges distales de los dedos afectados.

Características físicas del entorno vibracional (dirección, frecuencia y amplitud): En general, el coeficiente de absorción de las vibraciónes para el cuerpo humano es inversamente proporcional a la frecuencia; por ello, esta última será uno de los factores determinantes de la acción de las vibraciones sobre el cuerpo humano, así como de la zona que va a ser afectada. Cuando se trata de un efecto global, las frecuencias predominantes se encontrarán en un rango entre 3 y 6 ciclos por segundo (hertzios), y 10 y 14 hertzios, según su posición, sentado o de pie. Para el subsistema cabeza-hombro, la frecuencia de resonancia se halla entre los 20 y 30 hertzios, y para cráneo-mandíbula , entre los 100-200 hertzios.

Las frecuencias que van a afectar al organismo se hallan entre muy bajos valores (menores de 1Hz), y los 1.000 Hz, aproximadamente. Atendiendo a esta característica física, y según sus efectos sobre la totalidad del cuerpo pueden distinguirse dos grupos de vibraciones:

De muy bajas frecuencias (inferiores a 1 hertzio). Cuyo mecanismo de acción se centra en las variaciones de aceleración provocadas en el aparato vestibular del oído, originando, fundamentalmente, alteraciones del sentido del equilibrio (mareos, náuseas, vómitos), frecuentes en los medios de transporte sometidos a oscilaciones angulares.

De bajas y medias frecuencias (de hertzios a decenas de hertzios). Que centrarán su acción sobre: la columna vertebral (lumbalgias, dolores cervicales, agravación de lesiones raquídeas ya existentes, a lo que pueden contribuir los vicios posturales), aparato digestivo (hemorroides, diarreas, dolores abdominales), visión (disminución de la agudeza visual), función respiratoria, y, ocasionalmente, función cardiovascular, llegando a inhibir los reflejos que intervienen en el control de los movimientos, degradando el buen funcionamiento de la motricidad del individuo afectado .

Tiempo de exposición y su reparto: Distinguiremos exposiciones breves, y de larga duración. Estas, a su vez, pueden ser contínuas o intermitentes.

Las exposiciones prolongadas suelen afectar a la región lumbar de la columna vertebral.

Las de corta duración, observadas durante o después de una jornada de trabajo, suelen dirigir su acción sobre el sistema nervioso central, causando estados de fatiga, dolores de cabeza, insomnio, y otros síntomas inespecíficos de la exposición a vibraciones.

Naturaleza de la actividad industrial y de la posición del individuo: En cuanto a la posición del individuo, se sabe que la tolerancia frente a las vibraciones es menor en un sujeto sentado que en otro que se halle de pie, como así lo reflejan los criterios de valoración.

FRECUENCIA DE LA VIBRACION MAQUINAS HERRAMIENTAS QUE LA ORIGINAN EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO
Muy Baja Frecuencia 1 Hz Transporte: Avión, coche, barco, tren (movimiento de balanceo) • Estimulan el laberinto del oído izquierdo

• Provocan trastornos en el sistema nervioso central

• Pueden producir mareos y vómitos (mal de los transportes)

Baja

Frecuencia 1 – 20 Hz

• Vehículos de transporte para pasajeros y/o mercancías

• Vehículos industriales, carretillas, etc.

• Tractores y maquinaria agrícola

• Maquinaria y vehículos de obras públicas

• Lumbagias, hernias, pinzamientos discales, lumbociáticas

• Agravan lesiones raquídeas menores e inciden sobre trastornos debidos a malas posturas

• Síntomas neurológicos: Variación del ritmo cerebral, dificultad del equilibrio.

• Trastornos de visión por resonancia

Alta

Frecuencia 20 – 1000 Hz

• Herramientas manuales rotativas, alternativas o percutoras tales como Ejs.: pulidoras, lijadoras, motosierras y/o martillo neumático • Trastornos ósteo-articulares objetivables radiológicamente tales como:

1. Artrosis hiperostosante de codo

2. Lesiones de muñeca

• Aumento de la incidencia de enfermedades de estómago

• Afecciones angioneuróticas de la mano tales como calambres.

Tabla 10-1: EFECTOS PERJUDICIALES DE LAS VIBRACIONES EN EL HOMBRE

Vibraciones mano-brazo

Las vibraciones mecánicas que entran en el cuerpo a través de las manos se denominan vibraciones transmitidas a la mano o vibraciones mano-brazo ( VMB ). En el ámbito laboral, los procesos y herramientas que exponen las manos del trabajador a las VMB están ampliamente extendidos, alcanzando a un 3,6 % de la población laboral de los países europeos.

Efectos de la exposición

La exposición de dedos, manos y brazos a dichas vibraciones se asocia a una serie de trastornos. El término «Síndrome de la Vibración Mano-Brazo» se refiere a un grupo de signos y síntomas que pueden catalogarse en:

Trastornos vasculares: Incluyen cualquier alteración circulatoria que, a menudo, se identifica con palidez intermitente de los dedos.

Se utilizan varios sinónimos para describir los trastornos vasculares inducidos por la vibración: dedo blanco, enfermedad vasoespástica y, más actualmente, dedo blanco inducido por vibraciones.

Existen pruebas de que el uso de herramientas que tienen una vibración dominante en el rango de 25 a 250 Hz produce con más frecuencia DBV que las que la tienen fuera de ese rango.

Trastornos neurológicos: Los trabajadores expuestos a vibraciones pueden presentar un aumento de los umbrales táctil y térmico así como un empeoramiento de la destreza manual. Algunas veces, los trabajadores muestran signos de neuropatias por compresión, tal como el «síndrome del túnel carpiano», un trastorno debido a la compresión del nervio mediano a su paso por el túnel anatómico de la muñeca.

Trastornos musculoesqueléticos: La mayor presencia de trastornos del esqueleto en trabajadores que manejan herramientas percutoras puede ser explicada por el esfuerzo físico y el agarre con fuerza que realizan, además de la conjugación con otros factores biomecánicos.

Los signos y síntomas incluyen dolor local, hinchazón y rigidez en varias zonas de los miembros superiores que pueden estar asociadas con degeneración de huesos y articulaciones.

Otros trastornos: Algunos estudios indican una pérdida auditiva en los trabajadores expuestos mayor de lo que se cabria esperar en función de la edad y de la exposición al ruido.

Se han observado, además, otros signos y síntomas como fatiga persistente, dolor de cabeza, irritabilidad, trastornos del sueño, etc.

Vibraciones de cuerpo completo

Se define vibración de cuerpo completo ( VCC ) a la vibración que ocurre cuando una gran parte del peso del cuerpo humano descansa en una superficie vibrante. En la mayoría de los casos se produce en posición sentado (transmitiéndose la vibración a través del asiento o respaldo), de pie o en posición yacente. Según la estimación realizada en varios países europeos, entre un 4 y un 7 % de los trabajadores están expuestos a VCC.

Efectos de la exposición a VCC:

Dolor y alteraciones en la espalda:

Una exposición prolongada a VCC está fuertemente, asociada con problemas en la espalda, centrándose la mayoría de las investigaciones en la parte lumbar del sistema musculoes- quelético.

Diversos estudios muestran que la combinación de postura sentado con una exposición a VCC puede aumentar el riesgo de daños en la columna.

Otros efectos para la salud:

  • Problemas digestivos.
  • Efectos sobre los órganos reproductores femeninos.
  • Problemas circulatorios.
  • Problemas cocleovestibulares (pérdida auditiva).

EVALUACIÓN DEL RIESGO POR VIBRACIONES

Los criterios utilizados para la evaluación del riesgo se basan en la frecuencia de la vibración así como en la localización corporal. Algunas normas de evaluación son:

Para vibraciones transmitidas por todo el cuerpo, la norma ISO 2631/1978, para vibraciones que se transmiten al cuerpo entero desde la plataforma, suelo o asiento vibratorio a través de los pies o de la pelvis, es decir, de pie o sentado. Esta norma especifica los límites para las vibraciones transmitidas entre 1 y 80 Hz.

Para vibraciones transmitidas a mano-brazo, se puede utilizar el criterio de la ACGIH basado en la norma ISO 5349/1986.

Magnitudes y Unidades

Cuando el cuerpo humano está en contacto con un dispositivo mecánico que genera vibraciones, se desplaza una cierta cantidad sobre su posición estacionaria. Por lo tanto el desplazamiento podría ser un parámetro a utilizar para describir el fenómeno vibratorio. Al ser movimiento, también se podría utilizar la velocidad y la aceleración.

La ISO 2631 fija la aceleración como un parámetro fundamental para la medida de la vibración en el cuerpo humano. Las medidas tomadas en una señal de vibración las podemos expresar en:

Desplazamientos ⇒ metros

Velocidad ⇒ metros/segundo

Aceleración ⇒ metros/seg.2,           O también en escala logarítmica.

Equipos y técnicas de medición

La medida de las vibraciones permite determinar las vibraciones transmitidas a los trabajadores por el uso de herramientas manuales vibrantes, conducción de vehículos industriales, etc., que pueden ocasionar daño a la salud.

Los equipos hoy en día más utilizados para la medición de las vibraciones son los acelerómetros, que pueden describirse como un transductor electromecánico adherido a la superficie vibrante que produce en sus terminales de salida un voltaje proporcional a la aceleración a que está sometida.

Con estos sistemas o equipos pueden evaluarse las señales recibidas según dos métodos: Ponderación de frecuencias y Análisis de frecuencias.

Medida de la exposición mano-brazo

La respuesta en frecuencia del acelerómetro debe ser adecuada para el rango de frecuencias comprendidas entre 5 y 150 Hz. El transductor debe ser lo más pequeño y ligero posible.

La duración de la medida debe ser suficiente para que sea representativa de la exposición. Normalmente la exposición a vibraciones se caracteriza por ciclos cortos de trabajo, pero repetidos durante una jornada de trabajo.

La medida debe promediarse sobre un periodo que sea representativo del uso normal de la herramienta.

Idealmente las medidas deben promediarse en un periodo de varios minutos de exposición. Será preciso repetir las medidas varias veces para confirmar los resultados. Las medidas que duren menos de 15 segundos serán muy imprecisas si se pretenden valorar componentes de baja frecuencia. La exposición a la vibración debe caracterizarse para que una presión de la mano y una fuerza estática sea representativa del acoplamiento de la mano a la fuente vibratoria cuando el trabajador realiza la tarea.

Medida de la vibración cuerpo completo (VCC)

Los criterios para la medida y evaluación de la vibración del cuerpo completo siguen lo establecido en el proyecto de Norma ISO DIS 2631-1.2.

La vibración debe medirse de acuerdo con el sistema de coordenadas basicéntricas.

La duración de la medida debe ser suficiente para asegurar una precisión estadística razonable, y para asegurar que la vibración es típica de la exposición.

CONTROL DEL RIESGO DE VIBRACIONES

Las medidas de control deberán encaminarse por una triple vía: adopción de medidas técnicas preventivas, selección de personal y control médico. Entre las medidas técnicas a adoptar podemos citar como las más importantes las siguientes:

Actuación sobre los focos productores de las vibraciones mediante la vigilancia del estado de las máquinas (rozamientos, etc.)

Modificación de la frecuencia de resonancia, variando la masa o rigidez del elemento vibrante.

Utilización de materiales aislantes (soportes de caucho, resortes metálicos, etc.) y o absorbentes de las vibraciones que atenúen la transmisión de éstas al hombre.

Aislamiento del conductor de maquinaria mediante suspensión del asiento y/o de la cabina respecto al vehículo, etc…

Tabla 10-2: MEDIDAS DE CONTROL EN VIBRACIONES

Como medidas administrativas cabe destacar la formación del trabajador en el uso adecuado del equipo y la organización en el sistema de trabajo que incluye periodos sin vibraciones.

Por último, en cuanto a las medidas basadas en el control médico, resaltaremos el registro de la exposición anterior a vibraciones, así como los reconocimientos periódicos y la advertencia a los trabajadores que usen equipos vibrantes del riesgo de exposición a vibraciones de la mano y el brazo.