Giovanni de Jesús Arias Castro - Guía metodológica para la evaluación de vibraciones en mano-brazo

» Vibraciones debidas a fallos de la maquinaria o los materiales.

• El concepto a estudiar

» Vibraciones lineales.

» Vibraciones no lineales.

Las oscilaciones de vibración de acuerdo a sus características físicas generan dos grandes grupos: oscilaciones con movimientos determinísticos y oscilaciones con movimientos aleatorios, estos grupos a su vez se subdividen en otros grupos como se observa en la Figura 2.

Figura 2.Tipo de oscilaciones

Fuente:Elaboración propia.

Los tipos de movimientos oscilatorios vibrantes poseen características físicas que se pueden expresar de manera matemática. La forma de vibración más simple es una onda senoidal, que presenta un espectro con una sola frecuencia y con características de tiempo bien definidas.

La expresión matemática para una vibración simple representada por medio de una onda senoidal es:

Desplazamiento (m):

Velocidad (m/s):

Aceleración (m/s2):

Otros parámetros matemáticos que se pueden obtener en una vibración de tipo senoidal simple y que son de suma importancia para el análisis de las mediciones de las vibraciones son:

• Valor pico-pico: diferencia algebraica entre los valores máximos positivo y negativo.

» Valor pico: valor máximo de una magnitud en un intervalo dado.

» Valor eficaz o cuadrático (RMS): también llamado valor equivalente.

» Valor promedio: es el valor promedio de la magnitud medida.

• Factor de cresta: cociente entre el valor pico y el valor equivalente. Para el valor equivalente se debe tomar al menos 60s.

» Factor de forma: relación entre valor eficaz y valor medio.

Figura 3.Otros Factores Importantes de las Vibraciones

Fuente:Elaboración propia.

El desplazamiento de la vibración se mide en valor pico-pico y se utilizan unidades de milésimas de pulgada (mils) o micrómetro. La velocidad de vibración se mide en valor pico y se usan las unidades de pulgada por segundo (in/s) o milímetros por segundo (mm/s). Por su parte, la variable aceleración de vibración se mide en valor pico y se usa como unidad el gs, donde g es la aceleración de la gravedad 980.665 cm/s 2.

Una consideración que se debe tener en cuenta en los conceptos y las características físicas de las vibraciones es el grado de amortiguamiento de estas al penetrar al sistema mano-brazo, y su frecuencia de resonancia.

Cuando se miden las vibraciones, se está midiendo variables o parámetros físicas como: aceleración, velocidad, variación o desplazamiento. La aceleración es el parámetro más usado para evaluar las vibraciones y sus unidades son m/s 2. Cuanto mayor es la aceleración de una vibración, mayor efecto contrario a la salud tendrá.

De acuerdo con lo anterior, en la actualidad se cuenta con equipos que permiten evaluar la intensidad de las vibraciones transmitidas en mano-brazo cumpliendo con los parámetros establecidos en la norma ISO 5349 de 2002 en función de la aceleración y la frecuencia. Estas variables son comparadas con los límites permisibles de exposición con el fin de establecer estrategias de intervención según los resultados obtenidos.

Igualmente, la información de salida obtenida del equipo de medición registra los niveles de acción, además de determinar el tiempo al que deben estar expuestos los trabajadores según los valores obtenidos en las mediciones de campo.

El instrumento que se utiliza para medir las vibraciones se conoce con el nombre de vibrómetro o monitor de vibraciones. Es un equipo que permite medir variables o parámetros relacionados con los niveles de vibración, tales como aceleración, velocidad, desplazamiento y frecuencia, datos que al introducirse en un proceso matemático y de programación compleja llevan a cabo un proceso de análisis, integración y comparación de las mediciones realizadas con respecto a los límites permisibles de exposición establecidos para el ser humano por normas internacionales.

Todos los equipos deben estar diseñados y construidos en conformidad con requisitos exigidos por la norma ISO 8041. “Respuesta Humana a las Vibraciones. Instrumentos de Medida”. Algunos de estos equipos se pueden observar a continuación:

Figura 4.Equipos de Medición de vibraciones

Fuente:INSHT (2014).

Los vibrómetros están conformados internamente por varias etapas que permiten medir y analizar las características de una vibración, esta secuencia puede observarse en la figura que se muestra a continuación.

Figura 5.Configuración de Equipos de Medición

Fuente:Elaboración propia.

El transductor o sensor es un dispositivo que se utiliza para capturar y transformar la medición de una magnitud física o de una variable medida, que en este caso corresponde a una vibración, y convertirla en una señal electrónica (voltaje) que deberá ser una reproducción aproximada de las características de la magnitud o de la variable que fue medida.

Existe una gran variedad de sensores o transductores para medir las vibraciones, los más utilizados se pueden clasificar en tres tipos:

• Sensor de desplazamiento:este tipo de sensor permite medir las distancias que desplazan los puntos en vibración respecto a su posición natural sin tocar la fuente de vibración o sobre la fuente de vibración. Esto indica que, debido a la deformación aplicada al sensor con respecto a su posición inicial, mediante una vibración generada por un sistema o dispositivo mecánico, se obtienen variaciones que son medibles. Los sensores de desplazamiento son diseñados para maquinaria rotatoria, como compresores y turbinas de plantas de potencia.