ISSN 0798 1015

Vol. 38 (Nº 22) Año 2017. Pág. 30

Análise experimental de vibração ocupacional de mãos e braços na utilização de ferramentas pneumáticas em montadora

Experimental analysis of occupational vibration of hands and arms in the use of pneumatic tools in assembler

Ricardo Antonio Bettinelli PADILHA 1; Rodrigo Eduardo CATAI 2

Recibido: 23/11/16 • Aprobado: 11/12/2016

Conteúdo

1. Introdução

2. Revisão bibliográfica

3. Metodologia

4. Resultados e discussões

5. Conclusões

Referências

1. Introdução

Vibrações intensas podem ser transmitidas para as mãos e braços de trabalhadores a partir de ferramentas, máquinas ou peças. Tais situações ocorrem, por exemplo, quando uma pessoa utiliza ferramentas pneumáticas, elétricas, a combustão ou de percussão. Dependendo do tipo e local de trabalho, a vibração pode entrar apenas um braço, ou ambos os braços simultaneamente, e podem ser transmitidas através da mão e do braço para o ombro (INTERNATIONAL..., 2001a).

A vibração tem uma frequência que é o número de oscilações completas que ocorrem em um segundo, a unidade em que é medida é Hertz (Hz). A vibração que afeta os seres humanos tende a ter uma faixa de frequência que é menor do que a gama de frequências do ruído audível. As vibrações de interesse para os seus efeitos na saúde, geralmente têm uma faixa de frequência de 1Hz até 1000Hz (SOUTH, 2004, p.90-91).

A utilização continuada de elementos com vibração pode resultar em doenças que afetam os vasos sanguíneos, nervos, ossos, articulações, músculos ou tecidos das mãos e braços (INTERNATIONAL..., 2001a).

O tempo de exposição às vibrações é essencial para a intensidade dos efeitos. Os danos aumentam muito com a longa exposição (GRANDJEAN, 1998, p.281).

Em 1918, a médica Alice Hamilton foi uma das primeiras pesquisadoras a descrever e atribuir o fenômeno de Raynaud (distúrbio vascular) na utilização de ferramentas pneumáticas em os Estados Unidos. Em 1946, E. E. Dart descreveu dor na mão, inchaço, tenossinovite, e aumento do tônus vascular em cento e doze trabalhadores da indústria de aeronaves nos Estados Unidos que utilizavam ferramentas manuais com vibração (WASSERMAN, 1994, p.211-218).

Pesquisas atuais afirmam que um dos distúrbios vasculares causados pela vibração transmitida pelas mãos é o “dedo branco” induzido pela vibração, às vezes considerado uma forma de fenômeno secundário de Raynaud (YING YE, 2016).

2. Revisão bibliográfica

2.1. Vibrações transmitidas às mãos e braços

Qualquer trabalhador que utiliza ferramentas motorizadas ou guiadas a mão como parte importante de seu trabalho pode desenvolver lesões por vibração em suas mãos e braços. Em geral, qualquer trabalho que provoque formigamento, dormência, ou o “branqueamento dos dedos”, deve ser considerado como suspeito (HSE, 2016).

As exposições às vibrações necessárias para causar distúrbios não são conhecidas com precisão, nem em relação à magnitude, espectro de frequência, ou duração da exposição diária e cumulativa. A orientação da ISO 5349 é derivada de dados quantitativos limitados disponíveis de experiências práticas e laboratoriais relativas à resposta humana à vibração nas mãos (INTERNATIONAL..., 2001a).

De acordo com a Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho, NR-09 – Programa de Prevenção de Riscos Ambientais, consideram-se agentes físicos as diversas formas de energia a que possam estar expostos os trabalhadores, sendo uma delas as vibrações (BRASIL, 2016).

O Anexo I da NR-09, aprovado pela Portaria MTE nº 1.297, de 13 de agosto de 2014, define que os empregadores devem adotar medidas de prevenção e controle da exposição às vibrações mecânicas que possam afetar a segurança e a saúde dos trabalhadores, eliminando o risco ou, onde comprovadamente não houver tecnologia disponível, reduzindo-o aos menores níveis possíveis (BRASIL, 2016).

A Fundacentro, órgão ligado ao Ministério do Trabalho, criou a NHO - Norma de Higiene Ocupacional que estabelece critérios e procedimentos para avaliação da exposição ocupacional às vibrações em mãos e braços (NHO 10), tendo com principal foco a prevenção e o controle dos riscos. Ainda, disponibilizam critérios de julgamento e de tomada de decisão em relação à adoção de medidas preventivas e corretivas com base em dados quantitativos (BRASIL, 2013).

No Brasil, há significativa escassez de pesquisas e referências bibliográficas a respeito de vibração ocupacional além da ausência do monitoramento deste agente nas empresas, sendo que isto se deve também ao elevado custo de aquisição dos equipamentos para mensurar o agente (GONÇALVES, 2015).

2.2. Limites e referências adotados pela legislação brasileira

De acordo com a Norma Regulamentadora NR-09 – Programa de Prevenção de Riscos Ambientais, do Ministério do Trabalho e Previdência Social – MTPS, em seu Anexo I, as ferramentas manuais vibratórias que produzam acelerações superiores a 2,5m/s2 nas mãos dos operadores, devem informar junto às suas especificações técnicas, a vibração emitida pelas mesmas, indicando as normas de ensaio que foram utilizadas para a medição (BRASIL, 2016).

A NR-09 considera como nível de ação, o valor acima do qual devem ser iniciadas ações preventivas de forma a minimizar a probabilidade de que as exposições a agentes ambientais ultrapassem os limites de exposição. Estas ações preventivas devem incluir o monitoramento periódico da exposição, a informação aos trabalhadores e o controle médico (BRASIL, 2016).

É considerado como nível de ação para a avaliação da exposição ocupacional diária à vibração em mãos e braços um valor de aceleração resultante de exposição normalizado (aren), de 2,5m/s2 e como limite de tolerância, 5m/s2, utilizando a Equação 01 (BRASIL, 2016).

De acordo com a NHO-10, as acelerações consideradas neste critério deverão ser ponderadas em frequência, segundo a curva de ponderação Wh apresentada na Figura 1, conforme estabelecido no Anexo A da Norma ISO 5349-1:2001.

Figura 1 – Curva de ponderação em frequência para vibração transmitida a mãos e braços Wh. Fonte: Adaptado de Brasil (2013)

A NHO-10 da Fundacentro, também adota as referências da ISO 5349-1:2001 - Mechanical vibration – Measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration – Part 1: General requirements e ISO 5349-2:2001 - Mechanical vibration – Measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration – Part 2: Practical guidance for measurement at the workplace (BRASIL, 2013).

2.3. Equipamentos e procedimentos de medição

De acordo com acordo com a NHO-10, os equipamentos utilizados para medição de vibração devem atender aos requisitos da ISO 8041:2005 – Human response to vibration – Measuring instrumentation ou de suas futuras revisões e complementações e estarem ajustados de forma a atender aos seguintes parâmetros (BRASIL, 2013):

1. Circuito de ponderação para mãos e braços (Wh);
2. Fator de multiplicação em função do eixo considerado: f j = 1,0 para os eixos “x”, “y” e “z”;
3. Medição em rms - Root Mean Square.

É uma exigência que as medições de vibração transmitidas às mãos devam ser realizadas de forma simultânea, segundo as três direções de um sistema de coordenadas ortogonais, utilizando-se acelerômetro do tipo triaxial. Na Figura 2, pode ser observada a localização do sistema de coordenadas ortogonais que serve como base para a identificação do ponto de medição (BRASIL, 2013).

Figura 2 – Localização do sistema de coordenadas para vibração de
mãos e braços. Fonte: Adaptado de EU-OSHA (2008)

3. Metodologia

3.1. Desenvolvimento

O trabalho experimental foi desenvolvido em uma montadora de veículos brasileira, especificamente em suas ferramentas pneumáticas, utilizadas para aperto de componentes e lixamento de peças.

Foi utilizado um equipamento da 01dB, o dosímetro de vibração VIB e os dados, foram tratados no software dBMAESTRO, os quais atendem os requisitos da legislação brasileira.

As análises de vibração de mãos e braços foram realizadas em um ambiente controlado, no laboratório que a empresa possui, onde são realizadas as calibrações de ferramentas de torque. As medições de vibração em ferramentas pneumáticas de aperto foram desenvolvidas em bancadas dotadas de “juntas padrão de torque” (dispositivo utilizado para calibração de ferramentas de torque), visando reproduzir a operação de campo.

As demais medições em outros tipos de ferramentas pneumáticas (lixadeiras) foram realizadas no mesmo ambiente, porém, com a simulação (realizada em bancada) da atividade de campo. Os tempos de exposição na utilização de cada ferramenta foram extraídos das já atividades padronizadas e utilizadas nas linhas de montagem.

3.2. Seleção de ferramentas para as medições

Inicialmente, foi realizado um levantamento quantitativo de equipamentos que a empresa possuía e estabelecidas as prioridades para a avaliação experimental. Na Figura 3, é apresentado o gráfico quantitativo total.

Figura 3 – Ferramentas pneumáticas existentes na empresa

A Figura 4 apresenta o gráfico quantitativo de modelos de ferramentas pneumáticas existentes na empresa.

Figura 4 – Quantidades de modelos de ferramentas pneumáticas existentes na empresa

3.3. Local de montagem do acelerômetro

Para a correta medição de vibração nas ferramentas pneumáticas, foram utilizados os parâmetros de montagem do acelerômetro triaxial descritos e ilustrados no Anexo A da ISO 5349-2:2001 e demonstrados na Figura 5.

Figura 5 – Local de montagem do acelerômetro triaxial. Fonte: Adaptado de International... (2001b)

Nas Figuras 6a, 6b e 6c, são demonstrados exemplos de lixadeiras e esmerilhadeiras pneumáticas avaliadas e o local de montagem do acelerômetro para medição de vibração de mãos e braços.

Na Figura 7a pode ser observada uma ferramenta pneumática (aperto) de impacto posicionada na junta padrão de torque com o acelerômetro na empunhadura, conforme recomendação da ISO 5349-2:2001.

Nas Figuras 7b e 7c, são demonstradas ferramentas pneumáticas de aperto do tipo hidrodinâmicas com o acelerômetro devidamente posicionado para a medição de vibração de mãos e braços.

4. Resultados e discussões

Na Tabela 1, observam-se diversas ferramentas pneumáticas, as acelerações por eixo (x, y e z) na ponderação Wh, a aceleração resultante no tempo medido (Global), a aceleração resultante de exposição normalizada – aren (Global A8) e as observações das condições em que as medições foram realizadas.

Nesta análise experimental nas ferramentas pneumáticas de números: 156, 175 e 187 (lixadeiras orbitais), não se avaliou o tempo de exposição (Global A8), apenas, a aceleração resultante no tempo medido (Global) médio de vinte e cinco segundos. O menor valor de aceleração (Global) encontrado na condição sem carga foi na ferramenta 175 (2,71m/s2). Esta mesma ferramenta quando exposta à carga, apresentou uma aceleração (Global) de 8,30m/s2. As ferramentas 156 e 187, também apresentaram valores de aceleração (Global) inferiores na condição sem carga.

A ferramenta pneumática 329 (apertadeira de impacto) apresentou um valor de aceleração resultante (Global) de 9,31m/s2 na operação de soltura de um componente e 7,61m/s2 na operação de aperto de componente, ou seja, na segunda operação (aperto) o valor da aceleração foi menor.

Tabela 1 – Resultados de medições de vibração de mãos e braços

Fonte: O Autor (2016)

De acordo com a Tabela 1, a ferramenta pneumática de número 371 (apertadeira hidrodinâmica) foi analisada também com o valor de aceleração resultante normalizado – aren (Global A8). O estudo desta ferramenta foi mais profundo em função do número de apertos e torque elevado, conforme a seguir:

• Torque da ferramenta: 650Nm;
• Número de apertos em um dia típico: 690;
• Tempo aproximado de cada aperto [3]: 15s.

As atividades do operador que utiliza a ferramenta pneumática hidrodinâmica 371 foram coletadas na engenharia da empresa e posteriormente, as simulações foram executadas no laboratório de calibração de ferramentas de torque da montadora, mais especificamente, em uma “junta padrão de torque”.

A Figura 8 apresenta uma tela do software dBMaestro com os valores de aceleração resultante (Global) e normalizado (Global A8), onde também foi inserido o tempo de exposição coletado em função do número de apertos e tempo médio.

Figura 8 – Cálculo de exposição da ferramenta 371 efetuado no software dBMaestro

De acordo com a Figura 8, observa-se que o valor da aceleração Global A8 (aren), para duas horas e cinquenta e três minutos (tempo total de exposição em função do número de apertos e tempo médio de cada aperto) foi de 4,82m/s2.

Observa-se que o nível de ação (2,5m/s2) foi atingido aos quarenta e sete minutos e limite de tolerância (5m/s2) será atingido em três horas e seis minutos.

Na Figura 9, observam-se as frequências originadas na atividade desenvolvida pelo operador, o que pode ser utilizado para estudo das medidas de prevenção a serem adotadas.

Figura 9 – Frequências originadas na atividade realizada pelo operador

De acordo com a Tabela 1, a ferramenta pneumática de número 682 (apertadeira hidrodinâmica) foi analisada também com o valor de aceleração resultante normalizado – aren (Global A8). O estudo desta ferramenta foi mais profundo com o intuito de identificar possíveis problemas envolvendo vibrações em mãos e braços, conforme a seguir:

• Torque da ferramenta: 24Nm;
• Número de apertos em um dia típico: 161;
• Tempo aproximado de cada aperto [4]: 10s.

As atividades do operador que utiliza a ferramenta pneumática hidrodinâmica 682 foram coletadas na engenharia da empresa e posteriormente, as simulações foram executadas no laboratório de calibração de ferramentas de torque da montadora, mais especificamente, em uma “junta padrão de torque”.

A Figura 10 apresenta os valores de aceleração resultante (Global) e normalizado (Global A8), onde também foi inserido o tempo de exposição coletado em função do número de apertos e tempo médio.

Figura 10 – Cálculo de exposição da ferramenta 682 efetuado no software dBMaestro

De acordo com a Figura 10, observa-se que o valor da aceleração Global A8 (aren), para vinte e sete minutos (tempo total de exposição em função do número de apertos e tempo médio de cada aperto) foi de 0,50m/s2.

Observa-se que o nível de ação (2,5m/s2) será atingido em onze horas e dois minutos e o limite de tolerância (5m/s2) será atingido em quarenta e quatro horas e nove minutos.

Na Figura 11, observam-se as frequências originadas na atividade desenvolvida pelo operador, o que pode ser utilizado para estudo das medidas de prevenção a serem adotadas.

Figura 11 – Frequências originadas na atividade realizada pelo operador

5. Conclusões

Com a análise experimental realizada neste trabalho em um ambiente controlado, foi possível concluir que as ferramentas pneumáticas estudadas apresentaram acelerações com potencial de causar problemas de saúde nos operadores.

Neste estudo, evidenciou-se também, que o valor das acelerações aumenta muito quando houve imposição de carga nas ferramentas pneumáticas estudadas.

Nas duas ferramentas pneumáticas e hidrodinâmicas estudadas foi possível verificar que torques altos geram acelerações maiores e consequentemente, são mais danosas para o corpo humano.

Os gráficos com as frequências originadas nas atividades também foram bem diferentes nas duas situações avaliadas, sendo que na Figura 9, destacam-se 0,8Hz e 16Hz, já na Figura 11, o destaque está em 1Hz. Talvez, o estudo aprofundado destas frequências possa sugerir nexo causal com algumas doenças ou danos ocasionados pela vibração.

Referências

BRASIL. Ministério do Trabalho. Fundacentro. Norma de Higiene Ocupacional - NHO 10 – Avaliação da Exposição Ocupacional a Vibração em Mãos e Braços. São Paulo: 2013. Disponível em: http://fundacentro.gov.br/biblioteca/biblioteca-digital?f=7&qp=10. Acesso em 30 out. 2016.

BRASIL. Ministério do Trabalho. Norma Regulamentadora – NR-9 – Programa de Prevenção de Riscos Ambientais. Brasília: 2016. Disponível em: http://trabalho.gov.br/images/Documentos/SST/NR/NR09/NR-09-2016.pdf. Acesso em 30 out. 2016.

EU-OSHA. European Agency for Occupational Safety and Health. Guide to Good Practice on Hand-Arm Vibration. Bilbao: 2008. Disponível em: https://osha.europa.eu/en/legislation/guidelines/non-binding-guide-to-good-practice-with-a-view-to-implementation-of-directive-2002-44-ec-on-the-minimum-health-and-safety-requirements-regarding-the-exposure-of-workers-to-the-risks-arising-from-physical-agents-vibrations. Acesso em 13 nov. 2016.

GONÇALVES, Fellype B. Avaliação da vibração e ruído ocupacionais no fresamento de pisos industriais. 2015. 102 f. Dissertação de Mestrado – UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Curitiba, 2015.

GRANDJEAN, E. Manual de ergonomia: adaptando o trabalho ao homem. trad. João Pedro Stein. Porto Alegre: Artes Médicas, 1998.

HSE. Health and Safety Executive. Hand-arm vibration at work. United King: 2016. Disponível em: http://www.hse.gov.uk/vibration/index.htm. Acesso em 12 nov. 2016.

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 5349-1- Mechanical vibration – measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration – Part 1: General requirements. Switzerland: ISO, 2001a.

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 5349-2- Mechanical vibration – measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration – Part 2: Practical guidance for measurement at the workplace. Switzerland: ISO, 2001b.

SOUTH, T. Managing noise and vibration at work. 1. ed. Oxford: Elsevier, 2004.

WASSERMAN, D. E. Vibration exposure and prevention in the United States. Nagoya J. Med. Sci., v. 57, p.211-218, 1994.

YING YE, Michael J. G. Assessment of two alternative standardised tests for the vascular component of the hand–arm vibration syndrome (HAVS). OEM – Occupational & Environmental Medicine, London, v. 73, aug. 2016.

1. Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Brasil. Email:  rpadilha@alunos.utfpr.edu.br

2. Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Brasil. Email: catai@utfpr.edu.br

3. O tempo de cada aperto pode variar, pois, a ferramenta é hidrodinâmica e tem seu movimento interrompido quando atinge o torque determinado.

4. O tempo de cada aperto pode variar, pois, a ferramenta é hidrodinâmica e tem seu movimento interrompido quando atinge o torque determinado.