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RIESGOS FÍSICOS I

Ruido Vibraciones Presiones anormales

Fernando Henao Robledo

Henao Robledo, Fernando Riesgos físicos I : ruido, vibraciones y presiones normales / Fernando Henao Robledo. – 2a. ed. -- Bogotá : Ecoe Ediciones, 2007. 202 p. ; 24 cm. ISBN 978-958-648-482-4 1. Ruido - Medidas de seguridad 2. Vibraciones - Medidas de seguridad 3. Presiones anormales. I. Tít. 621.350269 cd 21 ed. A1147117 CEP-Banco de la República-Biblioteca Luis Ángel Arango

Colección: Textos universitarios Área: Administración - Ingeniería Primera edición: Bogotá, D.C., febrero de 2007 Primera reimpresión: Bogotá, D.C., junio de 2010 Segunda reimpresión: Bogotá, D.C., 2011 ISBN: 978-958-648-482-4 © Fernando Henao Robledo E-mail: [email protected] © Ecoe Ediciones E-mail: [email protected] www.ecoeediciones.com Carrera 19 No. 63C-32, Pbx. 2481449, fax. 3461741

Coordinación editorial: Alexander Acosta Quintero Autoedición: Yolanda Madero Carátula: Patricia Díaz Impresión: Litoperla Impresores Ltda. Carrera 25 A No. 8-81, Tel: 3711916 Impreso y hecho en Colombia

Con todo mi cariño y admiración a mi hija Paula Andrea

Tabla de contenido

Introducción ..........................................................................................

XV

CAPÍTULO 1. RUIDO ..................................................................... Introducción .......................................................................................... Producción y transmisión del sonido ..................................................... Ondas .................................................................................................... Variaciones de los recorridos de las ondas ........................................... Reflexión ............................................................................................... Leyes de la reflexión ............................................................................ Ondas estacionarias .............................................................................. Refracción ............................................................................................ Leyes de la refracción .......................................................................... Difracción ............................................................................................. Velocidad del Sonido ............................................................................. Características de las ondas sonoras .................................................... Frecuencia ............................................................................................ Período .................................................................................................. Longitud de onda ..................................................................................

1 1 5 6 8 8 8 9 9 9 10 11 12 12 12 13

Presión sonora ...................................................................................... Unidad de medida del sonido ................................................................ Campo auditivo normal ......................................................................... Zona conversacional ............................................................................. Combinación de niveles sonoros ........................................................... Bandas de frecuencia ........................................................................... ¿Cómo percibe el oído el sonido? ......................................................... Curvas de igual audibilidad ...................................................................

13 14 14 15 17 18 18 20

VIII

FERNANDO HENAO ROBLEDO

Tipos de ruido........................................................................................ Nociones sobre anatomía y fisiología del oído ...................................... Oído externo ......................................................................................... Oído medio ............................................................................................ Oído interno .......................................................................................... Conducción ósea ...................................................................................

21 21 22 22 23 23

Efectos ruidoauditivo ................................................................................... Sobre eldel sistema ...................................................................... Pérdidas auditivas por causas diferentes .............................................. Efectos extraauditivos del ruido ............................................................ Efectos sicológicos del ruido ................................................................. Factores nocivos del ruido .................................................................... Instrumentos y técnicas para la evaluacion del sonido ......................... Parámetros usados en la evaluación del ruido ...................................... Instrumentos para la medida del ruido .................................................. Calibración de los equipos ..................................................................... Calibradores para medidores ................................................................ Valores límite permisibles ...................................................................... Espectograma de frecuencias ............................................................... Cálculos y resultados ............................................................................ Técnicas para la medida del sonido ...................................................... Procedimiento para la evaluación ambiental de ruido ........................... Requisitos y procedimientos .................................................................. Reconocimiento .................................................................................... Actividades de terrerno en reconocimiento .......................................... Procedimiento para el reconocimiento .................................................. Actividades previas a la vista de reconocimiento ................................. Actividades durante la vista de reconocimiento.................................... Actividades posteriores al reconocimiento ........................................... Informe final del reconocimiento .......................................................... Número de puntos en mediciones de ruido ........................................... Mediciones ............................................................................................ Mediciones de la exposición a ruido .....................................................

24 24 27 29 30 30 32 32 34 38 38 38 40 42 42 43 43 43 44 44 45 46 47 47 47 48 48

Mediciones del nivel de presión sonora ................................................ Mediciones de frecuencia ..................................................................... Propósitos en metodología de la medición ............................................ Del nivel de ruido .................................................................................. Mediciones para determinación del riesgo ............................................ Mediciones para determinación de métodos de control o comprobación de sistemas existentes ................................................... Cálculos ................................................................................................

49 49 49 49 49 50 50

TABLA DE CONTENIDO

IX

Niveles de presión sonora continuo equivalente ................................... Ruido de impacto o impulso .................................................................. Nivel pico de exposición ....................................................................... Exposición diaria a ruido ....................................................................... Interpretación de resultados.................................................................. Registro .................................................................................................

51 51 51 51 52 52

Métodos Técnicas de de control control ............................................................................... de ruido ................................................................. Control fuente ....................................................................................... Ley del cuadrado inverso ...................................................................... Ley de las masas .................................................................................. Pérdida compuesta de transmisión ....................................................... Reducción de ruido ............................................................................... Tratamientos acústicos ......................................................................... Selección de materiales ........................................................................ Métodos para el control de ruido .......................................................... Control de srcen .................................................................................. Control en la vía de transmisión ............................................................ Control en el camino de transmisión ..................................................... Control en la persona expuesta o en el receptor .................................. Programa de conversación de la audición ............................................ Sistema de vigilancia epidemiológica .................................................... Atención al ambiente ............................................................................ Seguimiento y control ............................................................................ Atención a los trabajadores .................................................................. Fichas de exposicón al ruido ................................................................. Evaluación auditiva audiometría ............................................................ Equipo ................................................................................................... Procedimientos ..................................................................................... Interpretación de la audiometría ........................................................... Conductas a seguir ............................................................................... Seguimiento y control ............................................................................ Promoción y educación .........................................................................

52 53 53 55 56 56 56 57 61 61 62 63 64 73 75 75 76 76 77 77 80 80 81 81 85 86 87

Información, registro e indicadores ....................................................... Indicadores ........................................................................................... Organización laboral ............................................................................. Entidad de vigilancia y control .............................................................. Derogatoria ........................................................................................... Vigencia ................................................................................................ Régimen sancionatorio .......................................................................... Anexo 1 ................................................................................................

87 88 89 93 93 93 93 94

X


Anexo 2 ................................................................................................ Anexo 3 ................................................................................................ Anexo 4 ................................................................................................ Anexo 5 ................................................................................................ Bibliografía ............................................................................................

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CAPÍTULO 2. VIBRACIONES .................................................... 101 Introducción .......................................................................................... Definiciones básicas ............................................................................. Vibraciones periódicas .......................................................................... Desplazamiento ..................................................................................... Velocidad .............................................................................................. Aceleración ........................................................................................... Vibraciones aleatorias ........................................................................... Choques ................................................................................................ Efectos de las vibraciones sobre el hombre.......................................... Exposición ............................................................................................. Medida .................................................................................................. Equipos de medida ................................................................................ Captador de vibraciones ....................................................................... Preamplificador..................................................................................... Circuitos integradores ........................................................................... Filtro .................................................................................................... Presentación de resultados ................................................................... Mediciones de campo ........................................................................... Límites máximos permisibles ................................................................ Cálculo del tiempo de exposición .......................................................... Vibración (segmental) mano-brazo ....................................................... Control .................................................................................................. Aislamientos en dos etapas ................................................................... Amortización estructural ....................................................................... Absorbecedores de vibración ...............................................................

101 103 106 106 107 107 108 109 110 112 113 114 115 116 116 116 116 117 120 131 132 142 149 149 150

Control de choques ............................................................................... Recomendaciones básicas .................................................................... Bibliografía. ...........................................................................................

150 151 153

CAPÍTULO 3. PRESIONES ANORMALES ............................... 155 Introducción .......................................................................................... Condiciones normales ...........................................................................

155 157

TABLA DE CONTENIDO

XI

Efectos de la presión atmosférica reducida .......................................... Presiones de oxígeno alveolar a diferentes alturas ............................... Saturación de la hemoglobina con oxígeno a distintas alturas ............... Efectos de respirar oxigeno puro sobre los valores alveolares de po2 a diferentes alturas .................................................................... El efecto de la enfermedad de las alturas.............................................

158 158 161

Algunos efectos físicos de ..................................................................... la hipoxia .................................................... Aclimatación presión baja Aumento de la ventilación pulmonar ..................................................... Aumento de la hemoglobina durante la aclimatación ............................ Capacidad de difusión aumentada durante la aclimatación .................. Vascularización aumentada ................................................................... Aclimatación celular ............................................................................. Aclimatación natural de personas nacidas a grandes alturas ............... Capacidad de trabajo a grandes alturas; efecto de la aclimatación ...... Efectos de la descompresión a grandes alturas .................................... Enfermedad de la descomprensión ....................................................... Descompresión súbita ........................................................................... Ebullición de los líquidos del cuerpo ...................................................... Enfermedades profesionales ................................................................. Medidas preventivas ............................................................................. Efectos de la presión atmosférica elevada ........................................... Relación entre profundidad marina y presión ....................................... Efectos de presiones gaseosas parciales elevadas en el cuerpo .......... - Narcosis a altas presiones de nitrógeno ........................................... - Toxicidad del oxígeno a gran presión. Intoxicación aguda ............... - Intoxicación crónica por oxígeno causa de trastorno pulmonar ....... - Problemas de toxicidad con bióxido de carbono a grandes profundidades .................................................................................. - Efectos del helio a alta presión......................................................... Descompresión del buzo después de quedar expuesto a grandes presiones .............................................................................. Volumen de Nitrógeno disuelto en los líquidos del cuerpo a

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diferentes profundidades ....................................................................... Enfermedad por descompresión .......................................................... Promedio de eliminación del nitrógeno del cuerpo ................................ Administración del oxigeno para descompresión mas rápida .............. Descompresión en un tanque y tratamiento de la enfermedad por descomprensión .................................................................................... Uso de mezclas del oxigeno y helio en inmersiones muy profundas ....

162 162

174 175 175 176 176 177 179 179 179

XII


Algunos problemas físicos del buceo .................................................... Volumen que debe mandarse al buzo .............................................. Cambios de densidad en el aire ....................................................... Efectos del descenso rápido ............................................................ Expansión excesiva de los pulmones por ascenso rápido ................ Bibliografía ............................................................................................

180 181 181 182 182 183

Listado de figuras Capítulo 1 Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6. Figura 7. Figura 8. Figura 9. Figura 10. Figura 11. Figura 12. Figura 13. Figura 14. Figura 15. Figura 16. Figura 17. Figura 18. Figura 19. Figura 20. Figura 21. Figura 22. Figura 23. Figura 24.

Ejemplo de una onda sinosoidal armónica .............................. Movimiento de la onda ........................................................... Tipos de onda ......................................................................... Leyes de la reflexión .............................................................. Ondas estacionarias ............................................................... Refracción .............................................................................. Difracción ............................................................................... Período de la onda .................................................................. Longitud de onda .................................................................... Campo auditivo normal ........................................................... Zona conversacional............................................................... Percepción del sonido ............................................................. Curva de audibilidad ............................................................... El oído ..................................................................................... Efectos del ruido..................................................................... Pérdida auditiva ...................................................................... Constitución básica del sonómetro ......................................... Curvas de compensación o ponderación A y C para cada frecuencia ...................................................................... Curva de permisibilidad .......................................................... Gráfica de atenuación del sonido con pantallas ......................

6 7 7 8 9 10 10 12 13 15 16 19 20 22 25 26 35 36 41 66

Gráfica de ubicación de la pantalla ........................................ 67 Gráfica de la atenuación sonora en función del ángulo de difracción y de la longitud de onda ......................................... 67 Componentes del resonador ................................................... 72 ................................................................................................ 73

Capítulo 2 Figura 2-1. Registro de vibraciones típicas ............................................... 104

XIII

TABLA DE CONTENIDO

Figura 2-2. Sistema mecánico para representar el cuerpo humano sobre una plataforma vibrante ................................................ Figura 2-3. ................................................................................................ Figura 2-6. ................................................................................................ Figura 2-7. ................................................................................................ Figura 2.8. Características de la ganancia de la red de filtros utilizada para ponderar frecuencia los componentes de aceleración (línea deen trazos continuos).............................. Figura 2-9. Ponderación de redes ............................................................. Figura 2-10. ................................................................................................ Figura 2-11. ................................................................................................ Figura 2-12. Dósis máximas admisibles ...................................................... Figura 2-13. Bosquejo conceptual del aislamiento de una fuente de vibración ................................................................................. Figura 2-14. Diagrama para la estimación de los requerimientos de un sistema de aislamiento ............................................................

111 122 129 130

134 135 137 137 138 144 147

Capítulo 3 Figura 1. Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Efecto de la presión atmósferica baja sobre la saturación de oxígeno respirando aire y respirando oxígeno puro ........... Tiempo de exposición a concentraciones bajas de oxígeno necesarias para causar pérdida de conocimiento o coma .............................................................. Curva de “tolerancia de oxígeno”, que muestra el tiempo que una persona puede quedarse sin peligro a diferentes profundidades respirando oxígeno puro .............. Profundidades y tiempo debajo del mar con los cuales es preferible usar helio, profundidades y tiempos con los cuales es preferible utilizar nitrógeno ................................

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165

173

180

Listado de tablas Capítulo 1 Tabla 1. Tabla 2. Tabla 3. Tabla 4. Tabla 5. Tabla 6. Tabla 7.

Velocidad del sonido en algunos materiales ............................ 11 Niveles típicos de presión sonora ........................................... 16 Diferencia en decibeles .......................................................... 17 Valores específicos de presbiacusia en 4000 hz según sexo .. 28 Valores límites permisibles ...................................................... 38 T.L.V. según la ACGIH ......................................................... 39 Equipos de medición ............................................................... 43

XIV

Tabla 8.

Tabla 9. Tabla 10. Tabla Tabla 11. 12. Tabla 13. Tabla 14. Tabla 15.


Coeficientes de absorción del sonido de los materiales para construcción en general y de los artículos de decoración ......................................................................... 58 Coeficientes de absorción del sonido de materiales acústicos comunes.................................................................. 60 De valores de absorción sonora ............................................. 69 Valores dede absorción sonora ................................................... Programa vigilancia y control del ambiente y trabajadores 70 expuestos a ruido. Ficha individual de exposición a ruido ...... 80 Escala de valores ELI (Early Loss Index) ............................. 81 Clasificación SAL (Speech Average Loss) ............................ 81 Ejemplo selección elementos de protección auditiva .............. 88

Capítulo 2 Tabla 2-1. Tabla 2-2. Tabla 2-3.

Tabla 2-4.

Tabla 2-5. Tabla 2-6 Tabla 2-7.

Efectos de exposición a vibraciones....................................... Efectos de las vibraciones según frecuencia, máquina o herramienta utilizada ............................................................... Valores numéricos del “límite de la capacidad reducida por fatiga” para aceleraciones de vibraciones longitudinales según el eje az (dirección de los pies (o de la pelvis) hacia la cabeza) ............................................................................... Valores numéricos del “límite de la capacidad reducida por fatiga” para aceleraciones de vibraciones transversales según los ejes ax y ay (dirección espalda pecho o derecha izquierda) ................................................................................ Dosis máximas admisibles para trabajos entre 4 y 8 horas .... Dosis máximas para trabajos ininterrumpidos entre 4 y 8 horas .............................................................................. Factores de corrección en función del número de interrupciones, su duración y el tiempo de exposición a vibraciones ...........................................................................

113 115

126

127 140 141

141

XV

TABLA DE CONTENIDO

Introducción

No es raro encontrar en la experiencia diaria a personas tratando de pontificar sobre uno o varios de los temas de Higiene Industrial, y lo que es más grave llegando a conclusiones y recomendaciones que en vez de colaborar para la eliminación del factor de riesgo o la disminución de sus efectos sobre el trabajador, crean nuevos riesgos mucho más complejos y nocivos sobre las personas. En la clasificación general de factores de riesgo, se tiene el factor de riesgo físico que se puede definir como cualquier forma de energía presente en el medio ambiente de trabajo y que puede lesionar al trabajador allí presente. Con el presente documento se pretende presentar las bases teóricas para que las personas se motiven en el estudio de los tres temas que lo componen. No es el objetivo el escribir un manual que recopile todo lo escrito y estudiado sobre estos complejos temas.

Ruido

1

1

Introducción

sonidoNos es algo tan común en la vida diaria que raramente valoramos todas susEl facetas. proporciona agradables experiencias en la audición de la música o escuchando el canto de los pájaros, posibilita la comunicación con todos los que nos rodean, nos alerta o previene en muchas circunstancias: el timbre del teléfono, la llamada a la puerta, el sonido de la sirena, permitiendo además valorar el funcionamiento de una máquina o el soplo del corazón. Nuestra época es la del motor, de la máquina, de los aviones a reacción. Sería difícil encontrar hoy una población que no esté expuesta a ruidos artificiales. El ruido lo invade todo y se convierte en una molestia, en un reto, en una agresión, capaz de provocar en el ser humano trastornos físicos y síquicos de menor o mayor importancia. Cualquier ruido puede causar un traumatismo más o menos grave en el hombre. El ruido puede ir seguido de efectos nocivos de muy diversa índole. El problema del ruido constituye " un riesgo para la salud del trabajador y un escándalo público" como afirmó el Dr. Alexander Graham Bell. Aunque se realizan campañas permanentes en contra del ruido y ya no es raro leer en avisos publicitarios frases como "el silencio es paz, el ruido es violencia" o este otro "el ruido no hace bien, el bien no hace ruido" no se ha tomado una verdadera actitud para su control.

2


El doctor Robert Koch, descubridor del bacilo de la tuberculosis, expresó poco antes de su muerte en 1910 sus temores sobre el ruido "Un día la humanidad luchará contra el ruido con el mismo pavor e intensidad que lucha contra el cólera y la peste". En la actualidad y en un gran número de empresas, las campañas para evitar los efectos nocivos del ruido se han basado casi exclusivamente en el uso de protección personal, sin hacer una selección técnica adecuada de la misma y a la realización de exámenes audiométricos de control pero sin aplicar las medidas de control en la fuente, la gran mayoría de las veces por desconocimientos técnicos adecuados o porque se piensa en forma errónea que pequeñas exposiciones no causan problema alguno o lo que es más grave se toma como si la persona fuese inmune a dichos efectos. En el presente capítulo se plantean las definiciones básicas, los problemas de salud generada por exposición al ruido, los límites máximos permisibles establecidos en Colombia, las estrategias de muestreo y los métodos de control comúnmente utilizados para atenuar el ruido en los ambientes de trabajo. A continuación se presenta lo que podría llamarse como una gran lección de ecología, a manera de introducción a este apasionante tema. En 1885, el gobierno norteamericano propuso a la tribu DWANSWISH, del estado de Washington, la compra de sustierras. El jefe Piel Roja Seathl dirigió al presidente Franklin K. Pierce esta carta:

"El gran jefe en Washington manda palabras: él desea comprar nuestra tierra. El gran jefe también manda palabras de amistad y bienaventuranza. Esto es muy amable de su parte, ya que nosotros sabemos que él tiene muy poca necesidad de nuestra amistad. Pero nosotros tenemos en cuenta su oferta, porque nosotros sabemos que sí no lo hacemos así, el hombre blanco vendrá con sus pistolas y tomará nuestra tierra. Lo que el jefe Seathl dice es que el gran jefe en Washington puede contar con las palabras del jefe Seathl, como pueden nuestros hermanos blancos contar con el retorno de las estaciones. Mis palabras son el como laselestrellas. no seEsta ocultan. se para puede comprar o vender cielo, calor de Ellas la tierra? idea es¿Cómo extraña nosotros. Hasta ahora nosotros no somos los dueños de la frescura del aire ni del resplandor del agua. ¿Cómo nos lo pueden ustedes comprar? Nosotros decidiremos en nuestro tiempo. Cada porción de esta tierra es sagrada para mi gente. Cada espina del brillante pino, cada orilla arenosa, cada bruma en el oscuro bosque, cada claro y zumbador insecto es sagrado en la memoria y en la experiencia de mi gente.

1. RUIDO

3

Nosotros sabemos que el hombre blanco no entiende nuestras costumbres. Para él, un pedazo de tierra es igual a otro; porque él es un extraño que viene en la noche y toma de la tierra lo que necesita. La tierra no es su hermana, sino su enemigo, y cuando la ha conquistado, sigue adelante. Deja las tumbas de sus padres atrás y no le importa. Secuestra la tierra de sus hijos. A él no le importa. Las tumbas de sus padres y los derechos de nacimiento sus hijosLa sonvista olvidados. apetitoduele devorará la tierra y solo dejará atrás undedesierto. de sus Su ciudades en los ojos del hombre piel roja. Pero, tal vez es porque el hombre piel roja es un salvaje y no entiende..... No hay ningún lugar tranquilo en las ciudades de los hombres blancos. Ningún lugar para escuchar las hojas de la primavera o el susurro de las alas de los insectos. Pero, tal vez es porque yo soy un salvaje y no entiendo. El ruido solo parece insultar los oídos. Y, ¿qué queda de la vida si el hombre no puede escuchar el hermoso grito del pájaro nocturno o los argumentos de las ranas alrededor de un lago en la noche? El indio prefiere el suave sonido del viento horadando la superficie de un lago, el olor del viento lavado por una lluvia de mediodía o la fragancia de los pinos. El aire es valioso para el hombre piel roja. Como un hombre que muere por muchos días, es indiferente ante la hediondez. Si decido aceptar, pondré una condición. El hombre blanco deberá tratar las bestias de esta tierra como hermanas. Yo soy un salvaje y no entiendo otro camino. He visto miles de búfalos, pudriéndose en las praderas, abandonados por el hombre blanco, que pasaba en el tren y los mataba. Yo soy un salvaje y no entiendo cómo el caballo de hierro que fuma puede ser más importante que los búfalos que nosotros matamos solo para sobrevivir. ¿Qué es el hombre sin las bestias? Si todas las bestias desaparecieran, el hombre moriría de una gran soledad en el espíritu, porque cualquier cosa que le pase a las bestias también le pasa al hombre. Todas las cosas están relacionadas. Todo lo han que hiere herirá también en a los hijos de la tierra. Nuestros hijos visto aa la sustierra padres humillados la derrota. Nuestros guerreros han sentido la vergüenza y después de la derrota convierten sus días en tristezas y contaminan sus cuerpos con comidas dulces y bebidas fuertes. De poca importancia será el lugar en donde pasemos nuestros días no quedan muchos. Unas pocas horas más, unos pocos inviernos, y ninguno de los hijos de las grandes tribus que una vez existieron sobre esta tierra, o que anduvieron en pequeñas bandas en los bosques, quedará para lamen-

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tarse ante las tumbas de una gente que fue otrora poderosa y tan llena de esperanzas como ustedes. Una cosa nosotros sabemos que el hombre blanco puede descubrir algún día. Nuestro Dios es el mismo Dios. Usted puede pensar ahora que es el dueño de Él, así como usted desea hacerse dueño de nuestra tierra. Pero Usted no puede. El es el Dios del hombre. Y, su comparación es igual para el hombre blanco y el hombre piel roja. Esta tierra es preciosa para Él, y hacerle daño a la tierra es amontonar desperdicio entorno a su creador. Los blancos también pasarán, talvez más rápido que otras tribus. Continúe contaminando su cama y alguna noche terminará asfixiándose en su propio desperdicio. Cuando los búfalos sean todos masacrados, los caballos salvajes todos amansados, y los rincones secretos de los bosques inundados por el aroma de muchos hombres, y la vista de las montañas repleta de esposas habladoras, ¿en dónde estará el matorral? desaparecido. ¿En dónde estará el águila? Desaparecida. Y ¿qué es decir adiós a los prados y a la caza, el fin de la vida y el comienzo de la subsistencia? Nosotros tal vez entenderíamos si supiéramos qué es lo que el hombre blanco sueña, qué esperanza le transmite sus niños en las noches largas de invierno, qué visiones le queman mente paradelque puedan desearestán el mañana. Pero,nosotros. nosotros Y somos salvajes.laLos sueños hombre blanco ocultos para porque tales sueños están escondidos, nosotros iremos por nuestro propio camino. Si nosotros aceptamos, será para asegurar la reservación que se nos ha prometido. Allí tal vez podremos vivir como deseamos los pocos días que nos quedan. Cuando el último piel roja haya desaparecido de la tierra y su memoria sea solamente la sombra de una nube cruzando la pradera, estas costas y estas tierras aún albergarán el espíritu de mi gente, porque ellos aman esta tierra como el recién nacido ama el latido del corazón de su madre. Si nosotros les vendemos a ustedes nuestra tierra, ámenla como nosotros la hemos amado. Cuídenladecomo nosotros la hemos Retengan sus mentes el re-sus cuerdo la tierra, tal como está cuidado. cuando ustedes la en tomen, y con todas fuerzas, con todo su poderío, y con todos sus corazones, consérvenla para sus hijos, y ámenla así como Dios nos ama a todos. Una cosa nosotros sabemos: nuestro Dios es el mismo Dios de ustedes. Esta tierra es preciosa para él. Aún el hombre blanco no puede quedar excluido de un destino común".

1. RUIDO

5

Definiciones

El sonido se define físicamente como las variaciones de presión que se propagan a través de un medio físico. Para la Salud Ocupacional el medio más importante de propagación es el aire, el cual posee unas propiedades específicas de densidad y elasticidad. El sonido se puede también definir como una fluctuación rápida de la presión atmosférica a causa de un movimiento vibratorio, el cual puede variar en intensidad, frecuencia y dirección. Se usa además la palabra sonido para indicar la sensación auditiva que se experimenta cuando las fluctuaciones de la presión atmosférica llegan al oído. El sonido es una perturbación mecánica de tipo ondulatorio que se propaga en medio elástico (aire, agua o cualquier otro medio) produciendo variaciones de la presión o vibración de partículas que pueden ser detectadas por el oído humano o por medio de instrumentos. Aunque todo el mundo sabe lo que es "el ruido" no es tan fácil dar una definición, como testifican las numerosas tentativas realizadas en este sentido. Desde el punto de vista puramente físico, un ruido es una mezcla de ondas sonoras situadas en el campo de frecuencias audibles y de intensidades variables. También se puede definir como una mezcla compleja y desordenada de tonos o como cualquier sonido que es molesto y desagradable. Se considera ruido a todo sonido indeseable que produce molestia o que puede afectar la salud y el bienestar de las personas. En higiene industrial se puede definir ruido como cualquier nivel del sonido superior a un límite máximo permisible. Producción y transmisión del sonido

Un cuerpo productor de sonido siempre es un cuerpo vibratorio en contacto con un medio capaz de transmitir esta energía vibratoria al oído. El sonido se srcina enlos cuerpos materiales, sólidos, líquidos o gases,animados de movimiento vibratorio y una vez producido, va del cuerpo en vibración (llamado fuente sonora) a otros cuerpos. El sonido precisa de un medio material interpuesto entre la fuente y el oído para su transmisión y recepción.

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Fuente ------- -- --> Medio -- ---- ---> Receptor En la mayoría de los casos nos llega a través del aire. Los sólidos y líquidos también transmiten el sonido. En cambio, el sonido no se transmite en el vacío (ausencia de medio). Ondas Para una perturbación o impulso simple que viaja a través de un medio, cada partícula permanece en reposo hasta que el impulso la alcance, luego oscila durante un corto tiempo y regresa a su posición de equilibrio. Una serie de impulsos regulares produce una onda de movimiento oscilatorio periódico. Si una onda es de movimiento armónico simple se representa así: Figura 1 Ejemplo de onda sinosidal Y

to n e i m a z a l p s e D

Tiempo

T Período

Y= A sen (2π f t + d) Donde Y A f t

= desplazamiento de cada partícula = amplitud (desplazamiento máximo) = frecuencia =tiempo

El valor de d se determina por las condiciones iniciales del movimiento de la onda si t = 0, el desplazamiento es máximo (Y = A), entonces Y = A Sen (2|π| ft + d) A + A Sen (0 + d) Sen d = 1 d = π/2 o 90 grados, esta condición se representa así:

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1. RUIDO

Figura 2

A

Movimiento de la onda

t

Existen varios tipos de ondas (figura 3) Figura 3 Tipo de onda t1

Frente de onda Propagación

t2

Rayo

Particulas t3 Onda longitudinal en un resorte

Esquema de una onda plana propagándose Fuente puntual

Fuente lineal de potencia W/Longitud 3r

2r

r w r

Área A Área 2A

Propagación de frentes de ondas esféricos generados por una fuente puntual

Área 3A Propagación de frentes de ondas cilíndricas

Propagación

generadas por una fuente lineal de sonido

Onda transversal propagándose en una placa

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• Onda longitudinal: las partículas oscilan en la misma dirección en que se propaga la onda. • Onda plana: perturbaciones que se propagan en una sola dirección, como planos paralelos. • Ondas cilíndricas: perturbaciones que se propagan en forma de cilindros paralelos. • Ondas esféricas: perturbación de una fuente puntual que se en tres dimensiones. A distancias muy grandes de la fuente puntual laspropaga ondas esféricas se vuelven planas. • Ondas transversales: cuando las partículas del medio oscilan en dirección perpendicular a la dirección de la propagación de la onda. Variaciones de los recorridos de las ondas

Las ondas en sus recorridos pueden sufrir variaciones ocasionadas por las superficies con las cuales interactúan. Estas son: Reflexión

Es la alteración de una onda que avanza en forma frontal a través del aire, debido a la presencia de una barrera o superficie que se interpone en su camino. La forma de la onda frontal no es alterada por la reflexión sobre barreras planas. Leyes de la reflexión

El rayo incidente, el refractado y el normal a la barrera caen en el mismo plano. Figura 4 Leyes de la reflexión

Rayo incidente

Neutral Rayo reflejado

de la Frente onda plana

0i

0i

Barrera reflexión

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1. RUIDO

El ángulo entre el rayo incidente y el normal a la barrera es llamado ángulo de incidencia teta i es igual al ángulo entre el rayo reflejado y el normal a la barrera, llamado ángulo de reflexión teta r. Ondas estacionarias

Las ondas reflejadas por una barrera suave tendrán la misma frecuencia y virtualmente la misma amplitud de la onda incidente, lo cual da como resultado dos ondas de la misma frecuencia, amplitud y velocidad que viajan en direcciones opuestas en el mismo medio. Figura 5 Ondas estacionarias

A

A

NN

A

N

A

N

Refracción

Cuando una onda avanza en un medio y choca contra una superficie de un segundo medio, parte de la onda se refleja y el resto serefracta en el segundo medio, cambiando la dirección. Este cambio de dirección ocurre cuando la velocidad de la onda difiere en los dos medios, como resultado de la diferencia de densidad. Leyes de la refracción

• El rayo incidente, el reflejado y el normal sobre la superficie del segundo medio caen en el mismo plano. • El ángulo de incidencia teta i y el ángulo de refracción están relacionados por: Sen teta i / V1 = Sen teta r / V2 Donde: V1 = velocidad de la onda en el medio 1 V2 = velocidad de la onda en el medio 2

10


Figura 6

Rayo suficiente

Refracción 0i

Medio

1

Media 1 Velocidad 1

Frente de la onda plana Superficie Medio

2

Media 2 Velocidad 2

Rayo reflejado

0r

Difracción

Es cualquier desviación del movimiento deonda, la lejos de su línea de propagación. Figura 7 Difracción Barrera Onda plana incidente V

Ondas planas incidentes sobre una barrera con una abertura comprable a la longitud de onda, las ondas a la derecha de la barrera son circulares concéntricas alrededor de la abertura como si hubiera una fuente puntual en la abertura

Ondas planas incidentes sobre un obstáculo con un tamaño comparable a la longitud de la onda

Ondas planas incidentes V

Ondas planas incidentes V

obstáculo

11

1. RUIDO

Velocidad del sonido

Es el desplazamiento de la onda sonora en la unidad de tiempo en un determinado medio, esta velocidad es constante siempre que no varíen las condiciones del medio. La velocidad del sonido depende de la temperatura absoluta del aire y esta dada por: A 20º C la velocidad del sonido es de aproximadamente 344 m/s. Donde: C = Velocidad del sonido m/s.  t  t = Temperatura del aire °C C =  332 1 +  273 .1   También se puede aplicar esta expresión: C = 20.05 (ºK) = 20.05 (ºC + 273) m/seg La velocidad de transmisión del sonido depende de la densidad y elasticidad del medio en que se transmite. C = V (G P/p) Donde: C G == Velocidad Constante del quesonido depende del calor específico. A presión y volumen constante para el aire, es de 1.4 P = Presión del ambiente p = densidad del ambiente C = V (1.4 presión / densidad) El sonido se desplaza más rápidamente en los líquidos y los sólidos que en los gases. Tabla 1 Velocidad del sonido en algunos materiales

Tipo de material

Aire Corcho 50 Plomo 1. Agua 1 Maderas 1.2 Cobre 3. Hierro y acero Granito 6.

Velocidad (m/s) A 20 º C

340 0 227 .460 00-4.000 750 5.000 000

12


En el aire la velocidad del sonido aumenta aproximadamente 60 cm/seg, por cada grado centígrado de elevación de la temperatura. Características de las ondas sonoras Frecuencia (f): se define como el número de variaciones de presión que ocurren en la unidad de tiempo, generalmente un segundo, también se puede definir como el número de oscilaciones de la onda por unidad de tiempo. Se expresa en ciclos por segundo (cps) o en Hertzios (hz). La frecuencia es el factor que califica la agudeza del sonido; los tonos graves corresponden a frecuencias bajas y los tonos agudos (altos) a frecuencias altas.

El oído normal de personas jóvenes adultas pueden percibir sonidos que se encuentran en el rango de frecuencias de 20 a 20000 hz, esta es la llamada gama de frecuencias audibles o rango de audición. El oído humano es especialmente sensible a las frecuencias comprendidas entre los 1000 y 5000 hz. Las frecuencias correspondientes a la voz hablada están entre los 300 y 3000 hz llamado rango de conversación. Período (T): es el tiempo que transcurre para que la onda efectúe un ciclo completo, se expresa en segundos u otra unidad de tiempo.

T= 1/F Figura 8 Período de la onda

I L P M A

13

1. RUIDO

Longitud de onda (λ): la distancia entre dos puntos máximos o puntos mínimos sucesivos. Se puede decir que equivalen a un periodo. Se expresa en metros o en pies. Figura 9 Longitud de onda

λ

= C/F = CT

Donde: C = velocidad de propagación La velocidad de propagación de una onda en el aire está relacionada con la frecuencia (ƒ) y la longitud de onda (λ) mediante la ecuación:

=  c f Presión sonora

Es la característica que permite oír un sonido a mayor o menor distancia. Indica la cantidad de energía que transporta el sonido para su propagación y determina la amplitud de la onda. La sensación auditiva del sonido débil, es dada por sonidos de poca presión sonora y la de sonido fuerte por los de alta presión sonora. Debido a que las fluctuaciones de presión causadas por el sonido son extremadamente pequeñas, la unidad utilizada para medir la presión sonora es el microbar (µbar). La presión sonora mínima que el oído humano puede detectar depende de la frecuencia. El oído normal de jóvenes adultos es capaz de percibir a 1000 hz, presiones sonoras que van desde 0.0002µbar (sonido mínimo audible) hasta 200 µbar (nivel superior de sensibilidad acústica). Los sonidos con presiones sonoras por encima de este valor son dolorosos para el oído.

14


Unidad de medida del sonido

El decibel (Db) es la unidad adoptada para medir el sonido. En realidad el decibel no es una unidad, si no una relación logarítmica entre una cantidad medida y una cantidad de referencia. El decibel, es usado para describir los niveles de presión, potencia o intensidad sonora. La mayoría instrumentos dar lecturas del niveldedelospresión sonora.para medir el sonido están calibrados para La presión sonora que se ha escogido de referencia es de 0.0002 µbar, debido a que se aproxima al límite normal de la audición en 1000hz. Decibel (Db) = 10 Log10 (Cantidad/Cantidad de Referencia) Nivel de presión sonora (SPL) = 20 Log (P/Po) (Db) Donde SPL = Nivel de Presión Sonora P = Presión sonora efectiva media Po = Presión sonora de referencia La relación de la escala decibel como medida del sonido se debe principalmente a las siguientes razones: 1. En la práctica, el rango de presiones sonoras a las cuales pueden estar expuestas las personas, varía desde 0.0002 µbar, hasta presiones sonoras superiores a 200 µbar; siendo este último valor un millón de veces superior a la presión mínima que el oído normal puede detectar, y 2. La escala decibel sigue más de cerca la respuesta del oído. Experimentos han demostrado que el oído no responde al sonido de una manera lineal. El decibel es la mínima intensidad capaz de impresionar el oído humano a la frecuencia de 1000 hz Campo auditivo normal

La curva de audibilidad mínima, que es casi parabólica, tiene zona óptima entre 1000 y 2000 hz. La curva de audibilidad máxima igualmente casi parabólica tiene un máximo también entre estas frecuencias.

15

1. RUIDO

Figura 10 Campo auditivo normal

140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 F(hz)

0 0

32

64

128

266

6 12

1 0 24

2 0 68

40 9 6

8 1 92 1 6 34 6

Si la frecuencia es demasiado baja, por debajo de 16 hz, se dice que se trata de un infrasonido, si la frecuencia es más alta por encima de 16000 hz se trata de ultrasonido. Zona conversacional

Es la banda de frecuencia emitida en el momento de la palabra. Se extiende desde la frecuencia de 250 hz, hasta la frecuencia de 2000 hz, con un máximo de utilización de las frecuencias medianas de 1000 hz y 2000 hz. En lo que concierne a la intensidad de la palabra, es emitida habitualmente entre 30 y 70 db (35 voz baja, 55 db en voz alta). De esta manera la pérdida en decibeles tendrá más importancia social entre 30 y 70 db. Así, numerosos trabajadores portadores de una hipoacusia de 25 db, no consultan sino hasta el día que un episodio rinofaríngeo se agrava bruscamente en 5 a 10 db, y se convierte en una afección molesta. Los sectores coloreados en este audiograma de tono puro dan una aproximación de los niveles de sonido a diferentes frecuencias producidas por el habla normal a una distancia de un metro.

16


Figura 11 Zona conversacional

Perdida auditiva en dB Audición normal Ligero impedimento

Grave impedimento

Área de tonos fundamentales

Área para consonantes vocalizadas

La más importante área para vocales

Área para consonantes no vocalizadas

En la siguiente tabla se presentan niveles típicos de ruidos causados por varias fuentes: Tabla 2 Niveles típicos de presión sonora

Fuente sonora

Nivel de presión sonora (Db)

Voz cuchicheada

20

Tic tac de un reloj a un metro

30

Oficina corriente

40-60

Conversación normal a un metro

60

Oficina ruidosa

70

Ruido de la calle

40-70

Automóviles a 7 metros Tornos

80-95 95-105

Perforación subterránea

100-130

Sierras circulares para madera

100-110

Trituradoras de mandíbula

100

Ribeteado de planchas de acero

130

Motor a reacción

140

17

1. RUIDO

Combinacion de niveles sonoros

Siendo el decibel una unidad logarítmica, los niveles sonoros correspondientes a varias fuentes, no pueden sumarse o restarse aritméticamente. Se dispone de tablas o gráficos que facilitan la combinación del nivel total a partir de niveles sonoros individuales. Tabla 3 Diferencia en decibeles

Diferencia en decibeles

N º de decibeles para añadir al nivel más alto

0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12

3.0 2.6 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.3

14 16

0.2 0.1

Se aprecia como el efecto de una fuente sonora cuya intensidad es mucho menor que la de la fuente mayor, no produce cambios significativos en el nivel de ruido resultante. Ejemplo: en un taller, (5) cinco máquinas operan intermitentemente, cada máquina fue estudiada individualmente y el nivel sonoro total producido por cada una es el siguiente: L1 = 60 Db L2 = 80 Db L3 = 85 Db L4 = 90 Db L5 = 60 Db El procedimiento es el siguiente: se escogen las dos fuentes mayores y se restan, esta diferencia corresponde en la tabla a un número de Db para añadir al nivel más alto, el resultado obtenido se considera, como una fuente, la cual se le restará la mayor entre las restantes y cuya diferencia corresponde en la tabla a un número

18


de Db para añadir, este procedimiento se repite hasta cuando la fuente formada por adiciones sucesivas supere tanto a las restantes, que el efecto de cualquier suma posterior resulte despreciable. 90 - 85 = 5

Esta diferencia corresponde en la tabla a 1.2 Db

Porlotanto

90+1.2=91.2Db

Ahora 91.2 - 80 = 11.2

Esta diferencia corresponde en la tabla a 0.3

Entonces:

91.2+0.3=91.5Db

Por último 91.5 -60 = 31.5 despreciable Por lo tanto el nivel sonoro total esperado, cuando operan las cinco máquinas simultáneamente es de 91.5 Db. Bandas de frecuencia

Los sonidos a los cuales estamos expuestos pueden estar constituidos por: • Un tono puro o sonido de una sola frecuencia. • Una combinación compleja de muchas frecuencias diferentes. Este último es el caso más frecuente en la industria y se define como ruido. Nuestra reacción a estos ruidos no depende solo de los niveles de presión sonora sino también de la composición del ruido en términos de frecuencia. No obstante, es imposible determinar la intensidad de cada tono componente, siendo más sencillo evaluar el nivel sonoro total en cada grupo de una serie de bandas de frecuencias. Para este propósito se divide el rango en frecuencia audible que más interesa, aproximadamente de 20 a 10.000 hz, en una serie de bandas de frecuencia. Dividiéndose en ocho segmentos se obtienen las bandas de octava. La palabra octava significa que el límite superior de la banda de frecuencia es el doble del límite inferior. Las ocho bandas de octava especificadas por la American Standard Association, son: 37.5 - 75; 75 - 150; 150 - 300; 300 - 600; 600 - 1200; 1200 - 2400; 2400 - 4800; 4800 - 9600 hz. ¿Cómo percibe el oído el sonido?

Las características de frecuencia y presión sonora son factores físicos que se pueden medir directamente utilizando aparatos de medida.

19

1. RUIDO

Sin embargo, si se desea determinar el efecto de sonidos de diferente frecuencia y presión sonora sobre el oído, es importante observar que no existe una relación entre estos factores físicos y la manera como son percibidos por el oído. El oído tiene una respuesta particular al ruido que no es simplemente la medición de un fenómeno físico sino una sensación auditiva. Llamándose audibilidad a la magnitud de esta sensación auditiva. Un sonido con el doble de presión sonora no es percibido por el oído con el doble de sonoridad. Al aumentarse la frecuencia el oído percibe un aumento de tono. Sonidos de frecuencias diferentes e idénticas presiones sonoras, son percibidos por el oído con intensidades de sensación diferentes; las frecuencias graves o las muy agudas a pesar de tener la misma presión sonora, se perciben más débilmente que las frecuencias medias. Por lo tanto, en el rango de frecuencia de 20 a 1000 hz se requiere de presiones sonoras progresivamente menores para que un sonido sea audible. De 1000 a 4000 hz la respuesta del oído es casi constante. Para frecuencias superiores a 4000 hz se necesita de presiones sonoras cada vez mayores para que el sonido sea audible. Se obtiene así una curva de audibilidad o sensación auditiva que presenta una depresión en su parte central y que corresponde a la mayor sensibilidad del oído, de 1000 a 4000 hz aproximadamente. Figura 12 Percepción del sonido

20


Es importante observar en esta figura el límite de presión sonora que el oído puede tolerar. Cuando los niveles sonoros alcanzan los 100-120 Db el oído regist ra una sensación desagradable. A 130 Db se advierte una sensación molesta y a 140 Db se produce dolor. Curvas de igual audibilidad

Para poder evaluar o medir el nivel sonoro que realmente percibe el oído humano fue necesario establecer la unidad de sonoridad denominada FON, que mide el nivel de audibilidad o sonoridad equivalente a un sonido de 0 Db y 1000 hz. Es decir, que para un sonido de 1000 hz numéricamente el número de decibeles y FONES es igual. De esta forma, se construyeron una serie de curvas llamadas contornos de igual audibilidad, para lo cual se emplearon un conjunto de personas debidamente seleccionadas y entrenadas en la percepción de sonidos. Figura 13

B d a r o n o s n ó si e r P

120

120 fones*

100

100 fones

80

80 fones

60

60 fones

40

40 fones

Curva de audibilidad

20 fones

20

0 fones

0 20

100

1000

10000

Frecuencia *Niveles de audiobilidad

Las curvas igual audibilidad o isosónicas indican elennivel de presión sonora necesario parade obtener la misma sensación de sonoridad función de la frecuencia. Cada curva representa las combinaciones del nivel y de frecuencia, cuyos sonidos provocan en el oído la misma sensación audible, como si tuviesen el mismo nivel sonoro. Se observa que para tener la misma sensación auditiva que produce un sonido de 1000 hz y 0 Db se requiere que sonidos de otras frecuencias posean niveles de presiones sonoras mayores, especialmente a las frecuencias graves y muyagudas.

21

1. RUIDO

Tomando la curva más baja o del umbral de la buena audición se tiene que para una frecuencia de 60 hz, es necesario un nivel de presión sonora aproximadamente 50 Db para que se produzca la misma sensación de sonoridad que a 1000 hz y 0 Db. A niveles sonoros cercanos a los 100 Db los sonidos de frecuencia entre 20 y 1000 hz, son percibidos por el oído con la misma sensación de sonoridad. Tipos de ruido

La mayor parte de los ruidos están formados por todas las frecuencias de la escala auditiva, pero los podemos clasificar de la siguiente forma: a) Ruido continuo estable: es aquel cuyo nivel de presión sonora permanece casi constante con fluctuaciones inferiores o iguales a 5 Db (A) durante un período de medición de un minuto. Se caracteriza por niveles de presión sonora que no presentan cambios rápidos o repentinos. Ejemplos son los ruidos producidos por los motores a chorro. b) Ruido continuo fluctuante: es aquel que presenta variaciones en los niveles de presión sonora mayores a 5 Db (A) durante un período de medición de un minuto. c) Ruido de impulso o impacto: Es aquel que presenta elevaciones bruscas del nivel de presión sonora de corta duración y que se produce con intervalos regulares o irregulares con tiempo entre pico y pico iguales o superiores a un segundo. Cuando los intervalos sucesivos son menores de un segundo, el ruido se considera como continuo. Nociones sobre anatomía y fisiología del oído

Antes de continuar hablando de aspectos relacionados con el ruido es necesario conocer algunas nociones sobre la anatomía del oído. El sonido o energía acústica se crea cuando el equilibrio del aire es perturbado mecánicamente. Las variaciones de presión del aire que se crean, se propagan desde lasobre fuente de perturbación, forma de onda. la energía vibratoria golpea el oído, es registradaenpor el cerebro por Cuando intermedio de los tres principales componentes del aparato auditivo: 1. Oído externo, que recoge el sonido y lo convierte en movimiento vibratorio del tímpano. 2. Oído medio, que acopla mecánicamente el tímpano con el fluido del oído interno. 3. Oído interno, dentro del cual se srcinan señales que trasmiten al cerebro a través del nervio auditivo.

22


Oído externo

La parte visible del oído se denomina pabellón auditivo o pabellón “auricular”. Es una estructura cartilaginosa situada a ambos lados de la cabeza cuya forma ayuda a la recepción del sonido y aporta cierta discriminación direccional. El pabellón auricular forma la entrada al canal auditivo, que conduce las ondas sonoras hacia el tímpano (también conocido como “membrana timpánica”). El canal auditivo, que tiene de 5 a 7 mm de diámetro y unos 27 mm de longitud, actúa como un tubo cerrado en un extremo, con una frecuencia de resonancia natural de aproximadamente 3000 hz. Esta resonancia aumenta la sensibilidad de la audición en las frecuencias de esta región. El tímpano es el final del canal auditivo y separa el oído externo del oído medio. Es un cono bajo de unos 7 mm de diámetro, con el vértice dirigido hacia el centro. Oído medio

Es una cavidad llena de aire de unos 2 centímetros cúbicos y contiene el mecanismo que transmite el movimiento vibratorio desde el tímpano hacia el oído interno. Este mecanismo (denominado cadena de huesecillos) está formado por tres pequeños huesos:martillo, que estáconectado con el tímpano; yunque, que forma un niveladelainterconexión, el estribo, conectado con la ventana oval que sirve de entrada cóclea del oídoyinterno. Figura 14 El oído

1. RUIDO

23

La cadena de huesecillos está suspendida por ligamentos y tensada por dos pequeños músculos, el tímpano tensor (conectado con el martillo) y el músculo del estribo (conectado con el estribo). Este sistema sirve dos propósitos: (1) como nivelador para permitir un eficaz acoplamiento del tímpano a la ventana oval y (2) como mecanismo protector que limita el movimiento transmitido a la ventana oval. Este mecanismo protector es activado por cualquier sonido alto, que produce un reflejo de contracción de los dos pequeños músculos, el tímpano tensor y el músculo del estribo. Oído interno

Es un sistema complejo de canales llenos de fluido inmerso en el hueso temporal. En su interior se localizan las terminaciones nerviosas que aportan los sentidos del equilibrio y la audición. Las fibras nerviosas auditivas terminan en la cóclea. Esta es una configuración en forma de caracol de 2 ½ vueltas, que si se extendiera mediría 35 mm. La membrana basilar es una membrana fibrosa flexible que corre paralela a la cóclea, a lo largo de la cual distribuye el mecanismo de excitación nerviosa. La membrana basilar se pone en movimiento hidráulicamente mediante la energía acústica acoplada a la cócleaexcitada en la ventana porción de delalaonda membrana basilar que es máximamente dependeoval. de la La frecuencia sonora estimuladora. Las frecuencias altas producen mayor excitación cerca de la ventana oval, y las frecuencias bajas, cerca del otro extremo (ápice) de la espiral. En la estimulación de las terminaciones nerviosas actúa una estructura compleja de la membrana basilar, conocida como órgano de Corti. Las células pilosas internas y externas son componentes del órgano de Corti, y están implicadas de forma crítica en el proceso de estimulación nerviosa. La lesión de estas células pilosas parece estar relacionada con la pérdida auditiva inducida por el ruido. De hecho, la localización de la lesión sobre la membrana basilar se relaciona estrechamente con la frecuencia en que se observa la máxima pérdida auditiva. Conducción ósea

Se denomina conducción ósea a la transmisión de la energía acústica hacia el oído interno a través de vías que implican a los huesos craneales. Por ejemplo, oímos en parte nuestra propia voz debido a la conduc ción ósea. Los huesos craneales pueden excitarse mediante el contacto de la cabeza con un cuerpo vibrante o mediante el “choque” con la cabeza de un campo sonoro aéreo. Además de que el sonido excita directamente el cráneo, las vibraciones inducidas en otras partes del

24


cuerpo pueden ser conducidas a la cabeza mediante los tejidos corporales y la estructura ósea. Si este sonido es suficientemente intenso, la pequeña parte de la energía acústica aérea convertida en vibración transmitida por vía sólida en la cabeza puede dar como resultado que el sonido se oiga a través de la conducción ósea. En general, el nivel de presión sonora en el aire debe ser de aproximadamente 60 Db o más por encima del umbral de conducción aérea para oírse mediante la conducción ósea. Efectos del ruido

El ruido produce en las personas expuestas, efectos sobre el sistema auditivo y efectos generales. Sobre el sistema auditivo

La acción perjudicial va desde un deterioro temporal de la audición con recuperación parcial o total al cesar la exposición, hasta la pérdida permanente e irreversible de la audición. La acción del ruidosobre la audición depende principalmente de: • Nivel sonoro • Espectro sonoro • Tiempo de exposición • Intervalo entre exposiciones • De la susceptibilidad individual La exposición breve a ruidos de alta intensidad y de corta duración como explosiones o detonaciones puede causar daños severos en el oído medio y en el interno, alterándose la capacidad auditiva desde la hipoacusia hasta la sordera. Puede presentarse rotura del tímpano y destrucción de la continuidad de los huesecillos, daño que es producido por el incremento y decrecimiento rápido de la presión. También podría ocurrir dislocación de la membrana basilar y del órgano de Corti, si los cambios de presión son lo suficientemente intensos y rápidos. La exposición prolongada al ruido puede producir: a) Desplazamiento temporal de la audición: el oído expuesto a un ruido de cierta intensidad presenta inicialmente un desplazamiento temporal del umbral de la audición o fatiga auditiva. La acción del ruido en el mecanismo conductor produce fatiga del sistema osteomuscular del oído medio, permitiendo que pase al oído interno más energía de la que el órgano de Corti puede soportar.

25

1. RUIDO

Normal

0

Figura 15 Efectos del ruido

b D a 10 v tii d u a a id d 20 r é P

30

Inmediatamente después Dos horas despues Cuatro horas después

Esta pérdida temporal de la audición puede observarse en un audiograma en donde se indica una pérdida en el rango de frecuencias comprendidas entre los 3000 y 8000 hz, siendo más pronunciadas en 4000 hz. Este déficit auditivo es transitorio, o sea que se supera un tiempo después de abandonar el ambiente ruidoso. Puede presentarse después de una exposición corta (minutos) a ruido intenso. b) Desplazamiento permanente de la audición: la exposición prolongada a un ruido excesivo hace imposible la reversión total de la audición, produciéndose un desplazamiento del umbral que nunca se recupera completamente y que se denomina desplazamiento permanente de la audición (DPU) y clínicamente sordera profesional. La magnitud y rango de frecuencias en que se localiza el desplazamiento permanente del umbral depende principalmente de: • De la intensidad del ruido • De la duración de la exposición • De la distribución de la intensidad a través del espectro de frecuencias. La pérdida auditiva por una exposición continua a ruido intenso resulta del daño que se produce en menor o mayor extensión en las células sensoriales del oído interno. La destrucción progresiva del oído interno comienza de una manera oculta para las personas expuestas, porque las lesiones aparecen primero en las regiones del oído interno que responden a frecuencias superiores a la voz.

26

• • • •


La sordera profesional se caracteriza principalmente por: Generalmente se presenta en ambos oídos. Se exagera con el trabajo y se atenúa con el reposo. No progresa si la persona es retirada del ambiente ruidoso. Es irreversible.

Cuando la exposición continúa las pérdidas se hacen mayores y se extienden a frecuencias sobre y bajo el rango del lenguaje. Con períodos de exposición largos, la pérdida progresa llegándose a un déficit hasta de 50 decibeles a 4000 hz que se extiende a frecuencias vecinas. En esta etapa no se aprecia la voz susurrada. No se puede seguir la conversación normal. Se observan pérdidas en frecuencias altas y graves. A veces el ruido ocasiona en el oído un sonido de sombra "campanilleo" (TINITUS), generalmente persiste todo el tiempo o se presenta al ponerse el oído en contacto con un medio ruidoso. Tiene una tonalidad aguda y constante y llega a impedir el sueño a las personas. En la sordera profesional no se presenta el síntoma de vértigo. Figura 16 Pérdida auditiva

0

A 10

b D a iv ti d u a a id d r é P

20

B

30

C

40 50

D

60 70 80

Audición normal

A

E

90

B D

500

1000

2000

Frecuencia (Hz)

4000

8000

E

C

Fase inicial Fase posterior que muestra la perdida extendiendose a otras frecuencias Fase tardía después de una exposición prolongada

1. RUIDO

27

Pérdidas auditivas por causas diferentes

No todas las pérdidas auditivas son de srcen profesional o debido a exposiciones a ruido, sino que pueden ser congénitas o adquiridas. Las causas más importantes de la sordera congénita son: • Hereditaria: incluye la otosclerosis. - Predisposición a una degeneración precoz del nervio auditivo. - Malformaciones anatómicas. • Causas tóxicas: provienen principalmente de enfermedades virales, incluyendo la rubeola, especialmente si ésta ocurre en el primer trimestre del embarazo, en menor grado están la parotiditis e influenza. Es probable que algunas enfermedades agudas severas, particularmente si se acompañan de fiebre alta, lesionan el nervio coclear, en el final del período prenatal. Las causas de la sordera adquirida son muchas, las más importantes se pueden clasificar: 1. Causas cerebrales: Meningitis, Encefalitis, Tumores, Enfermedades circulatorias, Contusiones, Fractura del hueso temporal. 2. Enfermedades infecciosas generales: Fiebre Escarlatiforme, Sarampión, Varicela, Fiebre tifoidea, Difteria, Sífilis, Algunas enfermedades causantes de fiebre alta. 3. Infecciones del oído: Otitis externa, Otitis media, Mastoiditis 4. Agentes físicos: Tapón de cerumen, Obstrucción por cuerpo extraño, Exposición a ruido, Traumatismo barométrico, Excesivo crecimiento de tejido linfoide en lanasofaringe, Intervención quirúrgica. 5. Agentes tóxicos: Quinina, Nicotina, Salicilatos, Aminoglucocidos 6. Misceláneos: Edad avanzada (presbiacusia)

28


Tabla 4 Valores específicos de presbiacusia en 4000 hz según sexo

Edad (años)

Mujeres

Hombres

30

2

3

31

2

4

32

2

5

33

2

6

34

3

7

35

3

7

36

3

8

37

4

8

38

4

8

39

5

10

40

5

11

41

6

12

42

6

13

43

7

14

44

7

14

45 46

8 8

15 16

47

9

17

48

10

18

49

11

19

50

12

20

51

12

21

52

13

22

53

14

23

54

14

25

55

15

26

56

15

27

57

16

28

58

16

29

59

17

30

60 61

17 18

32 33

62

18

34

63

18

36

64

19

37

65

19

38

1. RUIDO

29

Efectos extraauditivos del ruido

Se puede suponer relativamente de acuerdo con los pocos estudios publicados hasta el presente, que el sonido de moderada intensidad afecta la circulación y composición de la sangre y un número de hormonas sistémicas de la misma manera que otras formas de stress lo hacen, como por ejemplo el dolor y las vibraciones. Estas reacciones se creen seanaprincipalmente el resultado una activación de varias hormonas hipofisiarias través de conexiones difusasdeauditivas con el hipotálamo. El más estudiado de estos efectos es la disminución en la circulación periférica, la cual puede ser medida como una disminución por ejemplo del pulso capilar (en los dedos). La elevación de la presión arterial como resultado de la exposición al ruido, está también documentada. Se cree que estos efectos son mediados a través de la vasoconstricción general de la estimulación simpática, en combinaci ón con el efecto de la adrenalina secretada de la médula adrenal en respuesta también a la estimulación simpática. El principa l efecto del aumento de la secreción de lasanguíneo adrenalinayesdeun gasto cardíaco junto a una elevación del azúcar losaumento niveles del de los ácidos grasos libres. La activación simpática puede también activar el sistema Renina-Angiotensina y de esta manera producir un aumento de la presión arterial. Los resultados de varios estudios indican que el efecto sobre la presión sanguínea puede persistir después de la terminación de la exposición al ruido (aunque en grado menor) y así eventualmente producir hipertensión. En lo concerniente a las hormonas hipofisiarias, el sonido produce un aumento de la producción de la mayoría de ellas, de las cuales la ACTH, es quizá la más importante. El aumento de la producción de Cortisol de la corteza Adrenal por lo cual, entre otras cosas, aumenta la sensibi lidad a la Adrenalina y a la Nor-Adrenalina, los niveles de azúcar se elevan y la actividad inmunológica es deprimida. Recientes estudios han demostrado que un aumento de la secreción de Cortisol puede reducir la función de detoxificación del hígado. Este punto es de particular interés en relación con algunos agentes químicos que puedan tener efectos cancerígenos, existiendo así la posibilidad que el ruido de esta manera pueda aumenta r el riesgo de sustancias cancerígenas que hayan penetrado al organismo.

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Otras hormonas hipofisiarias, cuya secreción está aumentada por la exposición al ruido, influencia al sistema reproductor. La secreción de hormonas Antidiurética ADH, está también aumentada resultando un incremento de la reabsorción tubular de agua en el riñón. Sonidos inesperados bajos, pueden provocar aún efectos tales como: Activación muscular generalizada (reacción de alerta) palpitaciones y aumento de la presión arterial. Efectos sicológicos del ruido

Es obvio que el ruido puede ser molesto y puede interferir con el trabajo individual. Varias investigaciones han propuesto cuantificar la incomodidad y de esta forma hacer posible diferenciar cuantitativamente entre los efectos de diferentes tipos de sonido. La incomodidad del ruido por lo menos de moderada intensidad, depende de la actitud de un gran número de personas hacía el ruido y sus fuentes, ya que la variación individual es grande lo mismo que la influencia de otros factores. La interferencia con la comunicación hablada es quizá el efecto sicológico más predominante del ruido ocupacional. La diferencia entre la comunicación hablada varía entre los lugares de trabajo y el tipo de trabajo. El ruido puede llegar a ser indirectamente un riesgo en salud si enmascaran sonidos de peligro, así como también la voz u otros sonidos. Es importante notar que otros efectos no deseados del ruido pueden ser eliminados o reducidos por varios tipos de protectores auditivos. Las tareas intelectuales son generalmente realizadas más lentamente y con menos precisión en la presencia del ruido y de esta manera aumenta la fatiga e indirectamente disminuye la seguridad en el trabajo. Factores nocivos del ruido

Una exposición a ruido puede causar pérdidas auditivas de mayor o menor magnitud, dependiendo principalmente de los siguientes factores: a) Nivel de intensidad de ruido: niveles sonoros inferiores a 80 dB, no son peligrosos para la audición durante largos períodos de exposición. Se considera que cualquier exposición de corta duración a ruidos con niveles de 130 Db, puede causar daños permanentes en la audición y por lo tanto debe evitarse.

1. RUIDO

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b) Rango de frecuencias: los tonos agudos son más traumáticos que los graves: Es menester menos intensidad de sonidos para que un tono agudo tenga el mismo efecto traumático que uno grave ya que llega antes al umbral de audición; por otra parte, el efecto protector de la cadena de huesecillos producida por el bloqueo de la misma, gracias a la contracción del músculo del martillo y del estribo, es menor para los tonos agudos que para los graves, comprensibles por el fenómeno de la impedancia; la impedancia es el impedimento que se da al paso de la vibración sonora. c) Exposición diaria: una exposición diaria de varias horas, durante muchos años, va a crear lesiones definitivas en forma progresiva. Los intervalos de reposo o de silencio, constituyen un factor fundamental, se ha comprobado que la acción traumática de un ruido durante una semana de trabajo, cesa con un día de descanso, para volver de nuevo a reiniciarse la sintomatología. d) Exposición total a lo largo de la vida: cuanto más prolongada es la exposición a ruido, tanto mayor es el riesgo. La sordera se agrava en forma progresiva con el transcurso del tiempo. e) Tipo de ruido: considerando ruidos de características comparables o de intensidades sonoras y espectros de frecuencia iguales y para una exposición total idéntica, los ruidos por impacto son más nocivos que los ruidos continuos. La variabilidad de los golpes impide la plena eficiencia del sistema de protección brindado por la acción del músculo del estribo y del tensor del tímpano. f) Susceptibilidad individual: influye en la rapidez de instalación y evolución del déficit auditivo y explica el hecho frecuente de que personas con poco tiempo de exposición, presentan alteraciones severas de la audición en contraposición con aquellas que no presentan alteraciones a pesar de una larga exposición, estando unos y otros expuestos a intensidades similares de ruido. g) Género: parece ser que las mujeres son menos susceptibles que los hombres. h) Edad: la capacidad auditiva disminuye con la edad. Los oídos de jóvenes resisten mejor al ruido, que las personas de edad. i) Afecciones anteriores del oído: en términos generales se considera que la patología auditiva previa a la exposición del ruido favorece la aparición del trauma acústico.

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Una mastoides mal ventilada, es considerada como favorecedora, basándose en la absorción del sonido por parte de las celdillas. j) De la eficiencia de métodos de protección auditiva que se apliquen. k) Aficiones o hobbies Instrumentos y técnicas para la evaluación del sonido

La evaluación del sonido permite el análisis preciso de sonidos, además de ser un medio objetivo para comparar estos sonidos bajo diferentes condiciones. La medida y análisis son una poderosa herramienta de diagnóstico en los programas de reducción del ruido y de diseño de sistemas de control. Para determinar la magnitud del factor de riesgo-ruido al cual se encuentran expuestas las personas, es necesario analizar las siguientes características: • Intensidad total del sonido. • Las intensidades del sonido en el espectro de frecuencias. • La duración de distribución de la exposición al ruido en la jornada de trabajo. Parámetros usados en la evaluación del ruido

Los parámetros usados en la evaluación del ruido son: Nivel promedio de presión sonora Lp (A)

Como los mecanismos de respuesta del oído a cambios de presión sonora no son lineales, es necesario usar una escala no lineal, tal como la escala decibel. Lp ()A = log10 ( PA ) Po

2

Db

Donde: PA = presión eficaz cuadrática con ponderación (A) Po = 20 µPa Nivel de presión sonora equivalente continuo (Leq)

Es el nivel de presión sonora continuo, el cual tendría la misma energía sonora total que el ruido real fluctuante evaluado en el mismo período de tiempo. La medición de Leq se basa en el principio de igual energía y se calcula mediante la siguiente expresión:

(

) (Po )

Leq = 10log 1/ T ∫0 P (t ) T

2

2

dt

33

1. RUIDO

Donde P (t) = presión sonora instantánea. Po = presión de referencia 20 µ T = tiempo total de medida. Este nivel equivalente cuando es medido en la escala de ponderación (A), se expresa así: Leq A =10log 1/ T ∫0T PA t () ()( )

(

Po

) dt 2

Donde PA = presión sonora instantánea medida en la escala A. Cuando se tienen medidas de niveles de sonido en la escala de ponderación (A) durante períodos iguales de tiempos Leq se obtiene así:

 1 10 Lp(∆ ) 10  Db ∑  N 

Leq ( A ) = 10log 

Donde Lp(A) = Nivel de presión sonora medido en la escala (A) N = número de evaluaciones Este sobre valor el deoído. Leq es equivalente al nivel de sonido variable, en términos de efectos

N Lp (∆ ) 10 ∑ Ti  En general para distintos intervalos de =  ∑ Ti 10  Leq A = 10log ( ) tiempo la fórmula anterior puede escri i =1    birse como: N

i 1

Donde Ti = son los períodos de tiempo Nivel de exposición al ruido (SEL)

Representa el nivel constante en Db evaluado en la escala de ponderación (A) el cual, si se mantuviese durante un segundo, produciría la misma energía sonora ponderada en A que el evento de ruido medido. Se define como: SEL = 10 log

1

T

t2

∫t1

P∆ 2 (t ) dtDb Po 2

Donde PA = presión de sonido en ponderación A Po = presión de referencia 20 µPa T = 1 segundo. t2 - t1 = es un intervalo de tiempo lo suficientemente largo de tal forma que abarque todo el sonido significativo en el evento dado.

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El nivel de exposición SEL se relaciona con el nivel equivalente Leq (A) mediante la siguiente expresión: SEL = Leq (A) - 10 log T/To Donde T = tiempo durante el cual se evalúa el nivel Leq (A). To = 1 segundo Nivel de contaminación de ruido (LNP)

El LNP se encuentra definido por dos términos, el primero es el nivel equivalente medido en la escala de ponderación A y el segundo representa el incremento en los niveles de ruido causado por fluctuaciones en el nivel. Se define: LNP = Leq (A) + K DE Donde Leq (A) = nivel de sonido continuo equivalente en la escala A durante el período de medición. DE = es la desviación estándardel nivel instantáneo durante elmismo período. K = constante con valor 2.56. Instrumentos para la medida del ruido

Tipos y características Entre los aparatos más utilizados para mediciones de ruido se encuentran: • Sonómetros • Analizadores de frecuencia • Dosímetros

• Sonómetros El medidor de presión sonora, conocido como sonómetro o también como decibelímetro el instrumento para las mediciones acústicasdemás simple y está diseñado para es determinar el nivel sonoro con intercalación unos adecuados circuitos de ponderación de frecuencias. Unmedidor de nivel sonorodebe cumplir con las especificaciones de las Normas IEC 651 – IEC 804 o con la Norma ANSI S1.4. El equipo está conformado básicamente por los siguientes elementos: - Micrófono: es el transductor que transforma la señal acústica en señal eléctrica; o más precisa, transforma la presión sonora en tensión eléctrica. Los más usados son los de media y una pulgada.

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1. RUIDO

• Amplificador de señal: debe tener una ganancia estable y suficiente que cubra el margen dinámico del micrófono. • Atenuador: consiste en una red de resistencias eléctricas calibradas y ajustadas insertadas en el amplificador para disminuir el nivel de la señal eléctrica. • Filtros de ponderación (A, C, Lineal): están conformados por circuitos de atenuación predeterminadasA y C cuyo objetivo es el de indicar un valor aproximado del nivel sonoro total. La respuesta humana al ruido varía con la intensidad y la frecuencia. • Integrador: según sus características los sonómetros disponen de un computador de dos o cuatro posiciones que varían el tiempo integración o constante de tiempo. Estas constantes de tiempo son: - Lento: (slow) tiempo de integración 1000 mseg - Rápido: ( fast) tiempo de integración 125 mseg - Impulso: (Impulse) tiempo de integración 35 mseg - Pico: (Pek) tiempo de integración < 50 m seg • Rectificador del valor eficaz (RMS) • Selector de velocidad de respuesta (lento, rápido, impulso y pico) • Registrador de la señal. Figura 17 Constitución básica del sonómetro

SALIDA

MICRÓFONO AMPLIFICADOR

CIRCUITO DE PONDERACIÓN

AMPLIFICADOR

RECTIFICADOR DE VALOR EFICAZ

INDICADOR

CONEXIONES DE FILTROS INTERIORES

CIRCUITO DE RETENCIÓN

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Los instrumentos de medición del nivel depresión sonora indican los niveles en términos de la medida cuadrática de todas las variaciones de niveles que se suceden en un período determinado. La medida está relacionada con la forma de respuesta del oído humano. Ponderación A y C Los niveles de presión sonora medidos con ponderación A están correlacionados con el daño auditivo que sufren las personas expuestas a ruidos altos durante períodos considerables de tiempo o con la sensación de molestia y la interferencia a la palabra causada por determinados ruidos. Los niveles con ponderación C, incorporados en la mayoría de los instrumentos para medición del ruido, son bastante uniformes entre los 80 y 4000 Hercios y se utiliza para mediciones de banda ancha del nivel sonoro. Figura 18 Curvas de compensación o ponderación A y C para cada frecuencia

dB

C

0 10

A

20 30 40 50 20

50

10

20

50

10 0

200

500

10000

Hz

Los niveles medidos con ponderación A y C se denominan niveles sonoros A y niveles sonoros C ypor se expresan como dB(A) y dB(C). Las mediciones realizadas en dB(C) permiten comparación con las mediciones dB(A) determinar si existen o no componentes importantes de baja frecuencia, dado que las mediciones en dB(A) atenúan las bajas frecuencias.

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1. RUIDO

Analizador de frecuencia Cuando el valor eficaz de una señal sonora no es suficiente para describir adecuadamente un ruido con el fin de analizar sus causas o sus efectos, se debe disponer de un analizador de frecuencia. Estos aparatos indican la distribución del sonido en función de su frecuencia, lo cual permite el análisis de las característi cas de un ruido. El análisis o distribución espectral del ruido se debe hacer en el rango de frecuencia de interés en banda de octava o de un tercio de octava y dentro de tolerancias indicadas en la Norma IEC – 651 o en la IEC – 804. • Para la banda de octava: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 40000, y 8000 Hz. • Para un tercio de octava: 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 40000, 5000, 6300, y 8000 Hz.

Dosímetros Cuando el ruido presente frecuentes variaciones en el nivel de presión sonora con respecto al tiempo, se deberán emplear dosímetros integradores, ajustados a un nivel de criterio de 85 dB(A), variación de cambio de 5 dB(A) y nivel umbral de 85 dB(A), de acuerdo con los Valores Límites Permisibles de la Resolución 01792 de mayo de 1990. Un medidor de dosis de ruido o dosímetro, es un aparato que permite la acumulación del ruido de manera constante en un condensador, una vez que la señal ha sido transformada en energía eléctrica y expresan los resultados directamente en nivel sonoro equivalente, en dB(A), en un tiempo (T) o la extrapolación diaria, la cual no debe ser mayor a uno (1). El nivel sonoro continuo equivalente diario se relaciona con la dosis recibida diaria mediante:  

 %D    12.5 × T  

LeqA = 85 + 166 . log 

El dosímetro se debe utilizar cuando el trabajador está expuesto a niveles de ruido diferentes por las características de los oficios, por el desplazamiento que se realice a diferentes áreas o sitios de trabajo, o por el empleo de diferentes equipos durante la jornada de trabajo. El dosímetro está compuesto por un micrófono y circuitos similares a los sonómetros, los elementos básicos son: micrófono, filtro de ponderación A y preamplificador, amplificador, detector de nivel eficaz (RMS), detector de alto y bajo nivel de ruido, contador e indicador.

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Calibración de los equipos

Todo equipo destinado a mediciones acústicas requiere de una calibración periódica para ajustar la sensibilidad del micrófono la cual varía a lo largo del empo. ti El proceso de calibración consiste en ajustar ligeramente la ganancia de su amplificador de entrada para compensar las variaciones de sensibilidad, este ajuste se realiza actuando sobre un potenciómetro colocado en la parte exterior del equipo. Calibradores para medidores acústicos

La calibración de verificación como la calibración anual de los equipos destinados a mediciones acústicas debe ser realizada con un calibrador acústico que presente una exactitud de 0.5 dB. Los calibradores acústicos a su vez, se deben someter a una revisión y calibración cada año para comprobar el nivel de salida del instrumento. Entre los calibradores acústicos se encuentran los pistófonos, basados en la compensación adiabática generada por la oscilación de un pequeño pistón en un receptáculo cerrado. Entre los generadores estables tenemos los accionados por un cristal piezoeléctrico, el cual, al ser excitado con una tensión oscilatoria, produce deformaciones mecánicas también oscilatorias, las cuales se acoplan a un diafragma que radia sonido. Valores límite permisibles

La resolución 1972 de mayo de 1990 del Ministerio de la Protección Social, establece los siguientes valores máximos de nivel de presión sonora para diferentes tiempos de exposición:

Tabla 5 Valores límites permisibles

Nivel de presión sonora dB (A)

85 90 95 100 105 110 115

Tiempo máximo de exposición (horas)

8 4 2 1 ½ ¼ 1/8

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1. RUIDO

Si se observa con detenimiento esta tabla se puede concluir que se está siguiendo la regla del cinco o sea que cuando el nivel del ruido sube en cinco decibeles el tiempo permitido de exposición se reduce a la mitad, a partir de los 85 decibeles (A). Los experimentos en laboratorios que utilizan los desplazamientos temporales del umbral inducidos por el ruido han indicado que la reducción a la mitad del tiempo de exposición, sobre todo cuando esto se logra mediante una exposición intermitente, permite aumentoaunque medio de dB en el nivel sonorodecon ponderación A para un efectoun constante, el 5valor exacto depende la duración específica y el nivel sonoro particular. La ACGIH ha adoptado la “regla de 3 dB” con la cual se asume que la lesión es proporcional a la energía total con ponderación A absorbida por el oído, sea la exposición al ruido continua o intermitente. Un aumento de 3 dB duplica la energía. De acuerdo con esta regla, por tanto, un aumento de 3 dB en el nivel sonoro con ponderación A al que el trabajador está expuesto es equivalente a duplicar la duración de la exposición. Esta suposición ignora los poderes recuperadores del oído que actúan durante los intervalos de silencio relativo del ruido intermitente; estas interrupciones tienden a reducir la probabilidad de desarrollar lesiones sobre la base de la energía total acumulada. Esta regla, apoyada por los datos epidemiológicos sobre poblaciones regularmente expuestas a ruido ocupacional continuo, seemplea en la normativa internacional, para estimar las limitaciones auditivas por elruido.

Tabla 6 T.L.V. Según la ACGIH

Nivel de presión sonora dB (A)

Tiempo máximo de exposición (horas)

85

8

88

4

91

2

94

1

97

½

100

¼

103

1/8

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Espectrograma de frecuencias

Con los valores de intensidad obtenidos en cada rango de frecuencias, se trazan las curvas o espectrogramas de estos valores. Para tal fin se utiliza un papel semilogarítmico, tomando en la ordenada los dB medidos y enla abscisa la respectiva frecuencia en Hertz. Esta curva se utiliza para: • Comparar con la curva patrón de permisibilidad y determinar en cuales frecuencias las respectivas intensidades sobrepasan la curva patrón. • Establecer la disminución de los niveles de exposición a ruido en las diferentes frecuencias obtenidos por el uso de un protector auditivo. • Conocer las características de atenuación que debe tener un sistema de control seleccionado. No se ha definido un valor límite permisible para los niveles de presión sonora, medidos en cada banda cuando se hace análisis de frecuencia. Como estos límites son indispensables para el diseño de sistemas de control de ruido y para la selección de equipos de protección auditiva, se presenta como alternativa la Curva de Permisibilidad de la figura 19. La curva ha sido tomada de la Enciclopedia Salvat de Ciencia y Tecnología, Volumen 3, páginas 460 y 461, Barcelona, 1964, donde se establece esta curva para determinar el criterio sobre los riesgos de daño auditivo, con analisis de ruido de banda ancha, en los cuales la energía se extiende a lo largo de una octava o de varias bandas de octava. Los valores de la curva tienen como base investigaciones sobre las pérdidas de audición ocasionada por el ruido e indican los niveles máximos de presión sonora que puede poseer un sonido a las diferentes frecuencias para que los expuestos no sufran perdidas de audición como consecuencia de su exposición al mismo. En Estados Unidos la OSHA (Administración de Seguridad y Salud Ocupacional) adoptó unos valores límite para análisis de frecuencia, sin embargo los datos para exposición de 8 horas dan srcen a una curva por encima de la descrita anteriormente y presenta menor protección para el trabajador expuesto a ruido, ya que el limite de exposición para 8 horas día vigente para Estados Unidos es de 90 Db, en tanto que para Colombia es de 85 Db.

Figura 19 Curva de permisibilidad

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Cálculos y resultados

a) Tiempo máximo permitido Se calcula de acuerdo con la siguiente expresión: 8 T = (nps−85) 5 2

donde T = tiempo máximo permitido en horas nps = nivel de presión sonora medido en Db (A)

b) Grado de riesgo para ruido continuo, intermitente e impacto Se calcula de acuerdo con la siguiente expresión:

G.R. (continuo e intermitente, impacto) =

Tiempo de exposición (hrs, min por día) Tiempo máximo permitido (hrs, min por día)

Todos los resultados obtenidos deben reportarse en formatos adecuadamente diseñados de acuerdo con las necesidades de información y que deben servir como resumen e historia de las variaciones alcanzadas mediante la aplicación de las medidas de control seleccionadas. A manera de ejemplo se presentan tres formatos para presentar dichos resultados en el primero de ellos se consignan los datos para la estimación del grado de riesgo; el segundo formato puede ser utilizado para el reporte de los análisis de frecuencia, dato indispensable cada vez que se vaya a aplicar algún método de control. En el cuadro tercero se reportan los resultados y alternativas de control. 8 Ti = ( NPS −TLV ) 5 2 Según Resolución 1792 de 1990

8

Ti = (Lp − 85 ) 3 2 Según la ACGIH

TLV = valor límite permisible. 85 decibeles. Lp = nivel de ruido medido. Técnicas para la medida del sonido

Las técnicas empleadas para la medida del sonido dependen de la información deseada y de las características del sonido.

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1. RUIDO

Selección del equipo de medición

Teniendo en cuenta el objetivo de la medición y las características del sonido se selecciona el o los equipos necesarios para su realización. A continuación se presentan algunos equipos y sus usos más frecuentes. Es necesario observar que los equipos deben de cumplir con los requisitos de las normas internacionales en cuanto a precisión y homologación. Tabla 7 Equipos de medición INSTRUMENTO

TIPO DE MEDIDA

Sonómetro (con medidor de impacto)

• Nivel de presión sonora para los diferentes tipos de ruido en la escala de atenuación requerida.

USO -

Sonómetro y analizador de frecuencia integrados.

Dosímetro.

- Distribución de intensidades en el espectro de frecuencias. - Nivel de presión sonora en la escala de atenuación requerida. • Nivel de presión sonora equivalente para la jornada de trabajo o parte de ella.

-

Evaluación de ruidos continuos e intermitentes estables, durante la jornada de trabajo. Evaluación de ruido de impacto. Determinación de nivel de exposición. Los anteriores. Espectrograma de cualquier fuente sonora. Determinaciones para establecer métodos de control.

• Evaluar exposicionesde los trabajadores a ruido variable durante la jornada de trabajo.

Procedimiento para la evaluación ambiental de ruido

Existe el reglamento técnico colombiano para ruido en ambientes de trabajo, que como norma técnica para el país se debe seguir y hacer cumplir, presentándose a continuación parte de dicha norma elaborada por el Ministerio de la Protección Social. Requisitos y procedimientos Reconocimiento

El reconocimiento es una de las etapas de la higiene ocupacional que permite identificar los diferentes riesgos o factores ambientales que se srcinan en todo lugar de trabajo y mediante el cual se obtiene información directa y objetiva de las condiciones que causan enfermedades profesionales y que pueden estar relacionadas con:

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• • • •

Materias primas y cantidad empleada. Producto intermedio, producto final y residuos. Conocimiento de procesos y operaciones. Inventario de los diferentes agentes de riesgo asociados con las operaciones y procesos. • Conocimiento de los métodos de trabajo y tareas que se realizan. • El tiempodedetrabajadores duración depotencialmente las tareas. Número expuestos al riesgo ruido por áreas o secciones. • Antecedentes de estudios anteriores. La información señalada anteriormente será de la mayor utilidad si ésta es obtenida por personas calificadas, con los conocimientos acerca de los procesos y posibles riesgos para la salud que se puedan presentar como resultado de las operaciones realizadas, manejo de sustancias, utilización de equipo y herramientas, así como los diferentes tipos de energía. Actividades de terreno en reconocimiento

Toda investigación en Higiene Ocupacional debe partir necesariamente con un reconocimiento del lugar de trabajo. El reconocimiento puede estar dirigido a cubrir todos los componentes del proceso, u orientado solo a una parte específica del mismo, también se acostumbra a realizar para verificar el cumplimiento de normas o de recomendaciones formuladas encaminadas a corregir condiciones insalubres observadas en visitas de inspecciones o estudios anteriores. En el reconocimiento de lugares de trabajo, se pueden diferenciar dos tipos de actividades de terreno de acuerdo con el objetivo que se persiga en cada uno de ellos, de esta manera se planean: a) actividades de reconocimiento general y b) Actividades de reconocimiento dirigidas a un aspecto específico. Procedimientos para el reconocimiento

En la identificación de los riesgos y en particular la exposición a ruido en los lugares de trabajo, se deben cubrir todos los pasos desde la entrada de la materia prima al proceso hasta la obtención del producto final, esto requiere de la comprensión de todas las etapas del proceso, para poder estimar con alguna precisión en qué momento se genera ruido, en qué sitio y por cuánto tiempo están expuestos los trabajadores.

1. RUIDO

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Se necesita además prestar mucha atención a aquellas etapas del proceso en donde se puedan producir otros riesgos físicos, químicos o biológicos que puedan ser detectados sensorialmente. En esta etapa es fundamental identificar las exigencias que imponen los diferentes turnos sean diurnos o nocturnos, así como los turnos de trabajo con más de 8 horas diarias y los períodos semanales totales de trabajo. Todo lo anterior obliga a una planeación de las actividades a realizar. Las personas responsables de realizar un reconocimiento, deben preparar previamente su trabajo o sea, detallar cuidadosamente los procedimientos a seguir en su ejecución. Se identifican claramente unas etapas que comprenden una serie de actividades para cumplir con un adecuado reconocimiento de los lugares de trabajo, éstos se enmarcan en tres grandes grupos a saber: a) actividades previas al reconocimiento, b) actividades durante el reconocimiento, c) actividades posteriores al reconocimiento. Actividades previas a la visita de reconocimiento

Se incluyen bajo esta denominación una serie de actividades que revisten la mayor importancia para la posterior práctica de la visita de las instalaciones de los lugares de trabajo, estas actividades son: Tratar de establecer en cuanto sea posible, el objetivo de la visita. Documentación bibliográfica con base en el tipo de industria y en particular de los posibles riesgos generados en la actividad productiva. La revisión bibliográfica comprende: materias primas, operaciones y procesos, productos intermedios, subproductos, posibles riesgos generados y conocer las normas y disposiciones vigentes. Lo anterior dará un conocimiento inicial que podrá ayudar en la determinación de los riesgos en el centro de trabajo. Las actividades previas a la visita de reconocimiento incluyen: a) Solicitar asesoría a entidades o personas. b) Realizar los contactos preliminares con los interesados, para definir fecha y hora de la visita. Para visitas de vigilancia y control, para verificar el cumplimiento de normas o para atender quejas no se debe realizar dicha concertación. c) Establecer los recursos necesarios que demande la visita de reconocimiento.

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Actividades durante la visita de reconocimiento

Las investigaciones de las condiciones que puedan afectar la salud de los trabajadores depende en gran parte de la información que se obtenga sobre la organización, funcionamiento y en general las actividades que desarrollan, tipo de maquinaria, materiales utilizados y servicios preventivos dirigidos acontrolar el riesgo ruido. El desarrollo de la visita de reconocimiento se inicia solicitando la información general acerca de la industria, estos datos se consignan en formularios especiales diseñados para tal fin. Es importante tener como fuente de la información el departamento de personal, médico, jefe de mantenimiento y a veces trabajadores conocedores no solo del proceso productivo sino también de losriesgos y sus posibles fuentes de generación. Para practicar el reconocimiento a los sitios de trabajo es necesario solicitar el acompañamiento de personal conocedor del proceso, jefe de planta, supervisor y tener presente los siguientes puntos: • Orden de recorrido, se debe de seguir el proceso productivo desde el almace• • • • • •

namiento terminado.de materias primas, hasta el almacenamiento y despacho de producto Elaborar los diagramas de ubicación de la maquinaria y equipos e indicar sobre éste las líneas de flujo del proceso. Anotaciones. Deben ser elaboradas lo más completas posibles e inmediatamente en el sitio inspeccionado, no debiéndose dejar para realizarlas posteriormente. Los formularios utilizados se deben diligenciar completamente. En el caso de no entender aclaraciones u observaciones se debe pedir ampliación al personal conocedor. Observar los hábitos y costumbres de los trabajadores y tratar de complementar la información requerida con ellos mismos. Observar los sistemas utilizados para el control del riesgo.

• como En casos se pueden hacer algunas determinaciones preliminares guíanecesarios para evaluaciones detalladas. Actividades posteriores al reconocimiento

Hay que definir aquellos factores de riesgo que por su importancia, ameriten estudio más detallado mediante evaluaciones ambientales y valoraciones epidemiológicas de medicina para determinar el riesgo real y fundamentar acciones y recursos de control.

1. RUIDO

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Informe final del reconocimiento

Se debe presentar un documento en donde se incluyan las conclusiones, priorizando los sitios que deben ser sujetos de evaluación ambiental y las recomendaciones sobre puestos prioritarios y sobre aquellos que no siéndolo, ameritan y son susceptibles de rápida y fácil solución. Finalmente se elaborará un informe preliminar no muy extenso que servirá de orientación para la toma de decisiones en cuanto a la realización del estudio en detalle. Número de puntos en mediciones de ruido

Para determinar el número mínimo de puntos en las mediciones de ruido, se considerarán las siguientes situaciones: a) Si están dirigidas a conocer la exposición ocupacional. b) Si están dirigidas a conocer el ruido generado o proveniente de una máquina o equipo para orientar el control. El número de puntos a medir para exposición ocupacional se determinará de la siguiente manera: • Para oficios o grupos homogéneos el número de puntos a medir será una muestra estadística con 10% y un límite de confianza del 90%. • Para oficios distintos y grupos no homogéneos se harán mediciones a todos los oficios o personas expuestas. • Para áreas y oficios con niveles de ruido variables, se tomarán dosimetrías que cubran como mínimo el 80% de la jornada en tiempo real. • Cuando el ruido sea continuo, se realizarán dos (2) mediciones por punto en la misma jornada y en tiempos diferentes. • Si los niveles son iguales o presentan diferencias menores a 0.5 dB(A), estas mediciones se considerarán como aceptables. • Si las dos mediciones son diferentes con un nivel menor de 2 dB(A), se deben realizar tres (3) mediciones por punto y obtener el promedio aritmético. • Cuando se presentan diferencias mayores a 2 dB(A) se deben realizar dosimetrías personales. • Para el análisis de frecuencia se escogerán entre tres (3) y cuatro (4) puntos de mayor nivel de presión sonora y en éstos se hará el análisis en las bandas comprendidas entre 63 y 8000 Hz en dB (Lin).

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El número de puntos a medir en maquinaria o equipos será el siguiente: 1. En evaluaciones para la aplicación de métodos de control o la comprobación de existentes, las mediciones se realizarán en sitios cercanos a las fuentes generadoras con lecturas en varios puntos y desplazamiento del micrófono alrededor de la fuente emisora. 2. El número mínimo de puntos fundamentales de las mediciones alrededor de los ejes de la fuente emisora será de cuatro (4), con lecturas por duplicado en cada punto preferiblemente en horario o días diferentes, se podrán medir puntos complementarios distribuidos alrededor de la fuente. 3. El número de mediciones deberá ser mayor cuando las mediciones se realicen en fuentes con emisión de ruido fluctuante y/o cuando en un mismo sitio se encuentren amplias variaciones de los niveles de presión sonora. 4. Los sitios de medición estarán localizados a una distancia de la fuente no inferior a 0.25 metros, preferiblemente entre 1 metro y 4 veces la longitud de la mayor dimensión de la fuente emisora. El dosímetro se debe utilizar cuando el trabajador está expuesto a niveles de ruido poráreas las características de losooficios, por el desplazamiento que se realicediferentes a diferentes o sitios de trabajo, por el empleo de diferentes equipos durante la jornada de trabajo. El dosímetro está compuesto por un micrófono y circuitos similares a los sonómetros, los elementos básicos son: micrófono, filtro de ponderación A y preamplificador, amplificador, detector de nivel eficaz (RMS), detector de alto y bajo nivel de ruido, contador e indicador. Mediciones Medición de la exposición a ruido

Para determinar la exposición a ruido es necesario medir las variables que determinan la gravedad del riesgo como son: • • • •

El nivel de presión sonora La composición espectral del ruido La duración de la exposición diaria El tipo de ruido a que se ha estado expuesto

1. RUIDO

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Mediciones del nivel de presión sonora

Las mediciones del nivel de presión sonora se harán con sonómetro convencional o un sonómetro integrador o con un dosímetro que cumpla con las especificaciones de la norma establecida. Mediciones de frecuencia

Para el análisis de frecuencia se emplearán analizadores en bandas de octava o de un tercio de octavas. Propósitos y metodología de la medición

Del nivel de ruido La medición del nivel de ruido en un lugar de trabajo debe estar dirigido a los siguientes propósitos: • Conocer el riesgo de exposición a ruido • Establecer las medidas de control • Comprobar la eficacia de controles Antes de proceder a medir los niveles de ruido, cualquiera que sea el propósito que se persigue, se debe obtener una información ordenada con la utilización de un formato guía Anexo 1.

Mediciones para determinación del riesgo Para conocer el riesgo de exposición a ruido se deben realizar mediciones del nivel de presión sonora continuo equivalente Leq en ponderación A dB(A) en el sitio de trabajo normalmente ocupado por el trabajador, a la altura del oído más expuesto, con el micrófono dirigido a cero grados con relación al eje del oído. El número de las mediciones de presión sonora dB(A) debe ser suficiente, de tal manera que sean representativas de las condiciones de exposición y que posibiliten la toma de decisión sobre las medidas preventivas, se obtendrán resultados más confiables y representativos cuanto mayor sea el número de mediciones. En presencia de operaciones con ciclos, la duración de la medición se ajustará a las características del equipo. Para operaciones con ciclos variables, la duración de la medición incluirá la secuencia completa de todos los ciclos para tales casos será necesario el empleo de dosímetros personales.

50


Mediciones para determinación de métodos de control o comprobación de sistemas existentes

En evaluaciones para la aplicación de métodos de control o lacomprobación de existentes, las mediciones se realizaran en sitios cercanos a las fuentes generadoras con lecturas en varios puntos y desplazamiento del micrófono alrededor de la fuente emisora. El número mínimo de puntos fundamentales de las mediciones alrededor de los ejes de la fuente emisora será de cuatro (4), con lecturas por duplicado en cada punto preferiblemente en horario o días diferentes, se podrán medir puntos complementarios distribuidos alrededor de la fuente. El número de mediciones deberá ser mayor cuando las mediciones se realicen en fuentes con emisión de ruido fluctuante y/o cuando en un mismo sitio se encuentre amplias variaciones de los niveles de presión sonora. Cálculos

En la exposición ocupacional a ruido industrial se deberá medir el nivel de presión sonora continuo equivalente (Leq), en decibeles ponderados enA - dB(A) con respuesta lenta del sonómetro. El Leq es el nivel de presión sonora continuo, que tendría la misma energía sonora total, que el ruido real fluctuante medido en el mismo período de tiempo. El Leq se basa en el principio de igual energía y se expresa: 

 1 N Lp  ∑ 10 20   N  i=1  

LeqA =  20 log 



Donde: LeqA = Nivel de presión sonora instantáneo con ponderación A Con lecturas directas con ponderación A durante intervalos distintos de tiempo, la ecuación puede representarse   ∑N t *100.1L   i LeqAi = 10 log  i =1 ∑ t1   i =1 

PA

     

51

1. RUIDO

LeqAi = Niveles de presión sonora medidos con ponderación A en cada intervalo ti = Intervalos de tiempo Niveles de presión sonora continuo equivalente

Se podrá permitir niveles de presión sonora continuo equivalente diferentes a 85dB(A) cuando el tiempo de exposición del trabajador no excedan los niveles que señala la resolución No 001792 de 1990 del Ministerio de la Protección Social pa ra exposiciones ocupacionales a ruido continuo o intermitente. Ruido de impacto o impulso

Para ruido de impacto o impulso se aplicarán los Valores Límites Permisibles que señala la Resolución No 08321 de 1983 del Ministerio de Salud. Nivel pico de exposición

No se permitirá exposición ocupacional a ruido, cuando éste exceda el nivel pico de 140 dB(C). Exposición diaria a ruido

Cuando la exposición diaria a ruido sea de dos o más períodos de exposición a diferentes niveles de presión sonora y tiempos de exposición, se considerará el efecto combinado de aquellos niveles iguales o superiores a 80 dB(A). Se considera que el efecto combinado no excede el valor límite permisible si la suma de las fracciones de la ecuación siguiente es menor o igual a uno.  t1 t2 ...... tn  1  T1 + T2 + + Tn  ≤

Donde:

t = Tiempos de exposición a un determinado nivel LeqA dB(A) T = Tiempo de exposición permitido a esenivel sonoro dB(A)

Se puede obtener el valor directo LeqA mediante la ecuación anterior. Los niveles de presión sonora continuo equivalente Leq que se señalan en la resolución No. 001792, se tomarán como referencia para el control de la exposición ocupacional a ruido y estos niveles no constituyen una separación absoluta de condiciones seguras de las riesgosas.

52


Interpretación de resultados

• Para la interpretación de los resultados se debe disponer de una completa información sobre todas las condiciones de operaciones y procesos que influyen en la generación del ruido. • Efectuar una cuidadosa revisión de los datos obtenidos en la evaluación ambiental, para realizar las correcciones necesarias en caso de que éstas no se hayan hecho previamente en el trabajo de campo. • Se debe hacer una revisión de los planos esquemáticos con ubicación de los puntos medidos, y siempre que sea posible se construirán las curvas de igual nivel de presión sonora alrededor de las fuentes de ruido. De esta manera podrán identificar las zonas críticas de mayor riesgo. • Se examinarán cuidadosamente los datos numéricos. En caso de encontrar inconsistencias, se tratará de encontrar la explicación, como podrían ser los errores en la medición, en el registro o en los cálculos efectuados. • Se considerará la necesidad de realizar mediciones adicionales si la información recogida es insuficiente o cuando no se encuentre una explicación satisfactoria para las dudas que se presenten en la revisión de los datos. • Los resultados de las evaluaciones se compararán con los Valores Límites Permisibles para establecer la existencia de una condición de riesgo. En caso de que se sobrepasen los Valores Límites Permisibles se deben establecer las medidas de control pertinentes.

Regis tro El empleador deberá mantener los registros de los estudios y de los datos obtenidos acerca de la exposición a ruido, así como de los controles médicos de la función auditiva. Métodos de control

Las decisiones que se tomen para el control del ruido se deben fundamentar en estudios previos acerca de las condiciones encontradas en los lugares de trabajo, la información que se obtenga debe permitir valorar la aplicación de medidas técnicas y específicas que permitan mantener los niveles de ruido dentro de los márgenes requeridos y que no produzcan pérdidas auditivas.

1. RUIDO

53

Técnicas de control de ruido

El ruido puede ser controlado en su fuente, a lo largo de las trayectorias que recorre a través del aire o de las estructuras y en los oídos del receptor. La industria utiliza hoy técnicas que incluyen los tratamientos de ruido en la fuente y los de las trayectorias de transmisión. El equipo protector personal, como las orejeras o tapones para los oídos suele ser útil y eficaz para reducir la dosis de ruido diario del trabajador, aún cuando no es un sustituto para el control de ruido por medio de la ingeniería. A menudo existen métodos que no necesitan modificación de las máquinas o adiciones que frecuentemente se pasan por alto. El sonido a través de las paredes se transmite de la siguiente manera: las ondas sonoras al chocar con la pared, la hacen vibrar como si fuera un diafragma, irradiando el sonido hacia el lado opuesto. Entre más densas sean las paredes menor es la transmisibilidad. Las medidas para el control de ruido se clasifican según el punto del trayecto de la onda sonora en que el control se aplique, de esta manera el control se hará en su orden de efectividad: • En la fuente generadora. • En la vía de transmisión de la onda. • En la persona expuesta. Control en la fuente

Toda exposición a ruido industrial deberá ser controlada a fin de que ningún trabajador esté en zonas con niveles de presión sonora equivalente (NPSEQ) por encima de 85 dB(A) medidos a nivel del oído del trabajador. El control en la propia fuente de generación se puede llevar a cabo por diversos procedimientos aplicados por separado o mediante la combinación de éstos entre los que se encuentran: • Especificación de los niveles máximos para maquinaria y equipo en la etapa de adquisición. Los empleadores un equipo de trabajo deberán obtener del fabricante importadorque o deadquieran quien lo suministre la información suficiente acerca del ruido que generan en su utilización en la forma y condiciones que se indique para su funcionamiento. • Cambio o modificación del proceso, reduciendo la velocidad de operación o aplicación de potencia de manera paulatina como en el doblaje de láminas. • Evitar grandes superficies radiantes o modificar el diseño de existentes, reduciendo el área de superficie que vibra.

54


• Evitar el ruido aerodinámico ocasionado por fluctuaciones en el transporte de fluidos debidos a turbulencias, altas velocidades, cambios bruscos de dirección o cambios bruscos del caudal o presión. • Desplazamiento de frecuencias de operación o de resonancia. Implica algunas frecuencias características hacia una región del espectro audible en las que sean menos dañinas o molestas o también que puedan más fácilmente ser absorbidas o atenuadas. • Aislamiento de la vibración impidiendo la propagación o confinando el movimiento vibratorio, en la maquinaria o equipo tratado, por medio de una rigidez estructural, con aumento de masas, conexiones flexibles con estructuras, adecuada amortiguación con soportes. Mientras se encuentre en fase de desarrollo, las medidas anteriormente referidas, o no resulte técnicamente o razonablemente factible reducir el nivel de presión sonora o el nivel pico por debajo de los valores límites permisibles señalados anteriormente, los sitios donde se presente esta situación deberán delimitarse y restringir el acceso a éstos. Para el control de ruido ambientales necesario definir algunos conceptos básicos.

Resonancia Cuando el sonido incidente sobre la pared es de la misma frecuencia que la frecuencia natural de la pared, esta resonará y vibrará con una amplitud mayor que otras frecuencias, siendo el aislamiento bajo para las mismas. Para evitar la resonancia, es conveniente tener las frecuencias naturales tan bajas como sea posible, lo cual se logra con paredes de gran masa y pequeña rigidez.

Reverberación y tiempo de reverberación La reverberación es la persistencia del sonido después de que la fuente ha dejado de emitirlo. El tiempo de reverberación T en un cuarto, se ha definido como el tiempo necesario para que el nivel de sonido disminuya 60 dB después de que la fuente dejó de emitir.

Coeficiente de transmisión El coeficiente de transmisión r es la fracción de la energía del sonido incidente que se transmite a través de una barrera.

55

1. RUIDO

onde W2 d

T=

W

W1

es la energía del sonido incidente en Watts 1 W2 es la energía del sonido transmitido en Watts

Pérdida de transmisión La pérdida de transmisión TL de una barrera se define como la relación entre la energía del sonido transmitido y la energía del sonido incidente. TL = 10 log W1/W2 dB o también se puede expresar TL = 10 log I/T dB Donde I es la intensidad del sonido T es el coeficiente de transmisión Es difícil calcular en detalle la pérdida de transmisión aún para construcciones simples. Como resultado de esto, en la mayor parte de los casos, los ingenieros dependen de los datos del laboratorio obtenidos en pruebas, en cuartos construidos especialmente para este propósito. Ley del cuadrado inverso

Enproporcional condiciones al decuadrado campo libre laradiación del sonido, la intensidad delsonido es de ladepresión del sonido: I=

P2  W  m2  CPo en  donde:

p = presión del sonido en Pa c = velocidad del sonido en m/seg Po = densidad del aire en kg/m 3 Cuando la intensidad del sonido está relacionada con la potencia de sonido de una fuente, el resultado es P2 W W  I = CPo = 4π 82 m  2 

W 2 2 P = CPo 4π r 2 Po

( )

La relación entre las presiones del sonido al cuadrado y dos distancias de la fuente es: P1 r22 = 2 P2

r1

Esta relación clásica se denomina ley del cuadrado inverso.

56


Ley de las masas

La ley de las masas establece que para el doble del peso de un muro de grosor sencillo, la pérdida promedio de transmisión se incrementa en 6 dB. Pérdida promedio de transmisión de muros homogéneos sencillos, en el nivel de frecuencia de 100 a 3150 Hz. Pérdida compuesta de transmisión

La pérdida de transmisión de una barrera se determina cuando se conocen los coeficientes de transmisión de cada parte. La potencia de sonido transmitida por los dos elementos, con una potencia común de sonido incidente es: Wtrans = TiS i +T S2 W2 (

)

En donde T1 y T2 son los coeficientes de transmisión para las partes individuales, S1 y S 2 son las áreas de las partes individuales en metros cuadrados (o pies cuadrados), m2 (ft2) y W en Watts. La pérdida compuesta de transmisión se convierte en: TL = 10 log

S1 + S 2 T1 S1 +T S2

(Db ) 2

Reducción de ruido

La diferencia entre los niveles de presión del sonido entre dos cuartos se llama reducción de ruido (NR). La NR es la causa de todas las trayectorias de sonido y por ésto es más que la pérdida de transmisión. Puede expresarse como: NR = TL log

S C1 + C2 (Db ) A2

en donde S = área del muro común en m 2 (ft2) A 2 = absorción total del cuarto receptor, en m2-sabin C 1 = Corrección que depende de las fugas de aire C 2 = Corrección que depende de la transmisión lateral C1 y C2 son cero cuando no hay fugas de aire y transmisión lateral.

57

1. RUIDO

Tratamientos acústicos

El sonido que se srcina en un espacio cerrado, como en un cuarto o en una fabrica, se extenderá hasta llegar a alguna superficie, en donde será absorbido o reflejado. Si las superficies del cuarto son duras, habrá reverberación del sonido, los sonidos intermitentes se mezclarán y los sonidos continuos se sumarán. El resultado será un espacio relativamente ruidoso. Si las superficies del cuarto son suaves, el espacio será relativamente silencioso. Por ello es importante que se pueda cuantificar la cantidad de sonido absorbida o reflejada. La eficiencia de absorción del sonido de un material, se determina como la fracción de energía incidente delsonido que es absorbida por la superficie, que se denomina coeficiente de absorción del sonido X: Ia X = -----Ii en donde Ia

= Intensidad del sonido absorbido por el material en Watts/m 2 2

Ii = Intensidad del sonido que golpea al material en watts/m Si α = 1.0, toda la energía del sonido que golpea el material es absorbida. Si α = 0 toda la energía del sonido que golpea el material es reflejada. Si 1 cm2 de material absorbe el 20% de la energía del sonido que llega al material, 5 m2 absorberán tanto como 1 m2 y tendrán una eficiencia completa. La absorción del sonido Aproporcionada por un material puede determinarse por medio de: A = αS m2-sabin en donde S es el área de la superficie en m2. Pero los cuartos se construyen de materiales diferentes cada uno de los cuales tiene un coeficiente de absorción distinta.Entonces, la absorción total del sonido se convierte en A=

ii

S +S

2

+2 +S.... nS n = nn

∑

Las tablas presentadas a continuación, proporcionan una lista de los coeficientes de absorción de varios materiales de construcción típicos y los coeficientes de absorción de materiales acústicos (o absorbentes del sonido) utilizados comúnmente.

58


Tabla 8 Coeficientes de absorción del sonido de los materiales para construcción en general y de los artículos de decoración

MATERIALES

125

250

500

1.000

2.000

4.000

Tabique no vidriado

0.03

0.03

0.03

0.04

0.05

0.07

Tabique no vidriado pintado

0.01

0.01

0.02

0.02

0.02

0.03

Alfombra sobre concreto

0.02

0.06

0.14

0.37

0.60

0.65

La misma, sobre la felpa de pelo de 40 onzas o espuma de caucho

0.08

0.24

0.57

0.69

0.71

0.73

La misma con un bajo alfombra de látex impermeable sobre felpa de pelo de 40 onzas o espuma de caucho

0.8

0.27

0.39

0.34

0.48

0.63

Bloque de concreto áspero

0.36

0.44

0.31

0.29

0.39

0.25

Bloque de concreto pintado

0.10

0.05

0.06

0.07

0.09

0.08

Telas, velour ligero, 10 onzas/yarda cuadrada, recto en contacto con el muro

0.03

0.04

0.11

0.17

0.24

0.35

Telas, velour medio, 14 onzas/yarda cuadrada revestido hasta la mitad del área

0.07

0.31

0.49

0.75

0.70

0.60

Telas, velour medio, 18 onzas/yarda cuadrada revestido hasta la mitad del área

0.14

0.35

0.55

0.72

0.70

0.65

Concreto o terrazo

0.01

0.01

0.015

0.02

0.02

0.02

Linóleo, asfalto, caucho o baldosas de corcho sobre concreto

0.02

0.03

0.03

0.03

0.03

0.02

Madera

0.15

0.11

0.10

0.07

0.06

0.07

Parques de madera en asfalto sobre concreto

0.04

0.04

0.07

0.06

0.06

0.07

Vidrio, hojas grandes de vidrio grueso

0.18

0.06

0.04

0.03

0.02

0.02

59

1. RUIDO

Vidrio ordinario para ventanas

0.35

0.25

0.18

0.12

0.07

0.04

Tablero de yeso de ½ “, clavado en forma de 2x4

0.29

0.10

0.05

0.04

0.07

0.09

Baldosas vidriadas o de mármol

0.01

0.01

0.01

0.01

0.02

0.02

Aberturas o tablados, dependiendo de la decoración

0.25- 0.75

Galerías profundas con asientos tapizados

0.50-1.00

Verja de ventilación

0.15-0.50

Cal o yeso, acabado suave sobre baldosas o tabiques.

0.013

0.015

0.02

0.03

0.04

0.05

Cal o yeso, acabado áspero sobre baldosas o tabiques.

0.14

0.10

0.06

0.05

0.04

0.03

Lo mismo con acabado suave

0.14

0.10

0.06

0.04

0.04

0.03

0.28

0.22

0.17

0.09

0.10

0.11

0.008

0.008

0.013

0.015

0.020

0.025

0.9

2.3

7.2

Tablones de madera contrachapada de 3/8 de grueso Superficie de agua como en una alberca Aire, sabins por 1.000 píes cúbicos al 50 % RH

Las tablas completas de coeficientes de los diferentes materiales que normalmente constituyen el acabado interior de las habitaciones u oficinas, pueden encontrarse en distintos libros sobre acústica de arquitectura. La pequeña lista aquí presente es útil para efectuar cálculos sencillos de la reverberación dentro de las habitaciones u oficinas.

Tabla 9 Coeficientes de absorción del sonido de materiales acústicos comunes

MATERIALES *

125

250

500

1.000

2.000

4.000

Fibra de vidrio (tipicamente 4 lb/ pie cúbico), soporte duro 1” grueso

0.07

0.23

0.48

0.83

0.88

0.80

Fibra de vidrio (típicamente 4 lb/ pie cúbico), soporte duro 2” grueso

0.20

0.55

0.89

0.97

0.83

0.79

Fibra de vidrio (típicamente 4 lb / pie cúbico), soporte duro 3” grueso

0.39

0.91

0.99

0.97

0.94

0.89

Espuma de poliuretano (celda abierta) 1/4 “de grueso”.

0.05

0.07

0.10

0.20

0.45

0.81

Espuma de poliuretano (celda abierta) 1/2 “de grueso”.

0.05

0.12

0.25

0.57

0.89

0.98

Espuma de poliuretano (celda abierta) 1” “de grueso”

0.14

0.30

0.63

0.91

0.98

0.91

Espuma de poliuretano (celda abierta) 2” “de grueso”

0.35

0.51

0.82

0.98

0.97

0.95

Felpa de pelo ½” de grueso

0.05

0.07

0.29

0.63

0.83

0.87

Felpa de pelo 1” de grueso

0.06

0.31

0.80

0.88

0.87

0.87

* Para grados específicos, véanse los datos de fabricante

1. RUIDO

61

Selección de materiales

Los materiales más comúnmente utilizados para controlar el ruido en la industria, son los absorbentes y los de pérdida de transmisión para los sonidos que se producen en el aire, así como los aislantes y amortiguadores de vibración para el sonido transmitido por los sólidos. La selección de materiales está regida también por otros factores además de los acústicos. Los factores ambientales son: • Humedad, aspersión de agua, inmersión de agua • Aceite, grasa, suciedad • Vibración • Temperatura • Erosión por fluidos Métodos para el control de ruido

El control del ruido es un componente fundamental de un programa de conservación de la audición. Controlono necesariamente eliminación del ruido sino que puede ser reducción modificación de sussignifica características perjudiciales. La conservación de la audición es un propósito para tener en mente desde la etapa de planeación de un ambiente de trabajo. Efectuar los ajustes en el proyecto es lo más deseable y por lo general, lo más económico. Introducir modificaciones una vez ejecutado el proyecto, srcina serios problemas técnicos e incrementan los costos de control. Los directivos de empresa, los arquitectos y los ingenieros deberán asesorarse de expertos en acústica e higiene industrial, siempre que se diseñen edificaciones industriales, máquinas, herramientas y demás elementos utilizados en las tareas de producción o de prestación de servicios, para conseguir las condiciones menos ruidosas posibles. Las formas arquitectónicas, la segregación (aislamiento geográfico) de ciertos procesos, la distribución de las áreas y la separación entre máquinas, entre otros aspectos, serán de tal forma que se minimice la exposición al ruido. Un factor de selección para la compra de maquinaria, herramientas eléctricas y otros útiles de trabajo, debe ser la cantidad de ruido producido. Usualmente una pequeña inversión adicional en la adquisición de elementos que sean más silenciosos, significará una economía.

62


El método de control más satisfactorio es el control desde el srcen del problema. Como se anotó anteriormente para el diseño y selección de métodos de control en la fuente o en el medio, se debe recurrir a personal calificado sobre el tema, puesto que se requieren estudios adicionales elaborados por especialistas. A continuación se describen los sistemas de control aplicables a este complejo factor de riesgo. Control en el srcen

Se lleva a cabo por diversos procedimientos aplicados aisladamente o mediante una combinación adecuada. 1. Cambios o modificaciones en los procesos a. Aumentar la duración de un ciclo de trabajo, aplicando la misma fuerza o potencia total pero en forma paulatina (ejemplo: corte de cizalla en balanceo) b. Reducir la velocidad de operación (como la rotación), cuando los requisitos técnicos de producción lo permitan 2. Modificaciones en el diseño (rediseño) de la fuente Reducir el área de la superficie que vibra, disminuyendo sus dimensiones perforando la superficie correspondiente. 3. Reducción de los niveles de vibración de la fuente a. Aplicar aislamiento o amortiguación en los soportes b. Aumentar la rigidez de algún(os) componente(s) c. Suministrar acoplamientos flexibles d. Usar abrazaderas como soportes adicionales e. Aumentar la masa de la fuente sonora. 4 Control del sonido aerodinámico a. Evitar fuertes fluctuaciones en el flujo de fluidos b. Reducir la velocidad del fluido en los conductos y la descarga al aire, cuando ésta ocurra. c. Evitar los cambios bruscos de dirección mediante un buen diseño de los sistemas de conducción. d. Usar boquillas de descarga de fluidos, provistas de varios orificios de salida. e. Utilizar silenciadores (tramo del conducto de salida con dispositivo absorbente del sonido).

1. RUIDO

63

5. Mantenimiento rutinario y mantenimiento preventivo Toda máquina o equipo funciona más suavemente cuando está en buenas condiciones, lo cual se logra: a. Lubricando con frecuencia los componentes sometidos a fricción b. Reemplazando las partes desgastadas inmediatamente se nota alguna falla , así sea leve c. Realizando un balanceo dinámico de los elementos móviles d. Asegurando las partes sueltas y haciendo todos los ajustes que sean requeridos 6. Modificación del espectro (frecuencias) del ruido a. Amortiguar los impactos para que el ruido producido tenga una más baja frecuencia b. Reducir la fuerza del impacto c. Reducir las velocidades de rotación d. Recubrir por adherencia, con material resiliente, las superficies que radian ruido o que vibran Por resiliencia se entiende el índice numérico que caracteriza la fragilidad de un cuerpo, o sea su resistencia a los choques. Se determina golpeando una probeta en forma de barra con una masa pendular e imprimiendo a ésta una fuerza cada vez mayor, hasta provocar la ruptura de aquella. Se calcula entonces, en kilogramos el trabajo que ha sido necesario para consumar la rotura, y el número hallado se divide por la sección de la probeta en centímetros cuadrados. El cociente indica la resiliencia de la muestra, y cuanto mayor sea su magnitud, menos frágil es la materia de la probeta. El temple de un metal disminuye su resiliencia, mientras que el recocido la aumenta. Control en la vía de transmisión

Entre los procedimientos aplicables para controlar el ruido por la vía aérea de propagación, está el modificar las condiciones de transmisión y la propagación de la onda sonora entre la fuente y el receptor. Tales procedimientos incluyen: 1. Ubicar de manera adecuada las fuentes generadoras de ruido: La posición de una fuente de ruido puede provocar diferentes niveles de ruido, dependiendo de las características del local, la orientación y la ubicación que se le dé con respecto a superficies (factor de directividad). 2. Acondicionamiento acústico de superficies reflectoras de un recinto:

64


Trata de disminuir la energía de las ondas sonoras directa y reflejada, absorbiéndola en sus repetidos choques con materiales acústicos adecuados. 3. Instalación de pantallas o barreras. Utilización de pantallas o barreras acústicas interpuestas en la vía de la onda sonora y el receptor, para interrumpir el paso directo de la onda sonora. La reducción del sonido es función de la altura efectiva de la pantalla de laongitud l de onda del sonido, del ángulo de reflexión de la onda, del material de construcción y su espesor. 4. Encerramiento de la fuente: Confinando la onda sonora parcial o totalmente por medio de una envoltura de material aislante del sonido. La reducción es función de la frecuencia del sonido y de la masa por unidad de área del material. 5. Aislamiento del receptor en cabinas Se considerará el encerramiento del receptor en cabinas conacondicionamiento acústico, como alternativa de dificultad técnica para aislar de la fuente emisora. Control en el camino de transmisión

1. Confinación de la onda sonora. El procedimiento óptimo de control es el de evitar la producción de ruido pero, esto no siempre es aplicable. Una vez que se produce, de inmediato se propaga en la forma que lo permitan las condiciones del ambiente. 1.1. Por medio de un encerramiento de la fuente, se logra confinar la onda sonora dentro de una envoltura. Fácilmente se deduceque el encerramiento será tanto más pequeño, cuanto más cercanas estén sus paredes al srcen del ruido. Siendo más pequeño, resultará menos costoso y será más sencilla su aplicación. 1.2. Las paredes que constituyen el encerramiento deberán construirse con material aislante de sonido. Un material aislante es el que produce una pérdida por transmisión. La reducción en el nivel sonoro, notada al otro lado de la barrera, dependerá de la frecuencia de la señal sonora y de la masa por unidad de área del material. En general puede expresarse que el espesor necesario del material opaco, es inversamente proporcional a la frecuencia del ruido que debe ser controlado.

1. RUIDO

65

1.3. El sonido transmitido a través de una pared es inversamente proporcional al cuadrado de la masa de la pared. Se aplica en este caso la Ley de la Masa Acústica la cual expresa que: (a) al duplicar la masa de la pared, la reducción por transmisión o el aumento del aislamiento es de 6 decibelios; y (b) al duplicar la frecuencia del sonido, también se produce un incremento del aislamiento en 6 decibelios. 1.4. La pérdida o reducción por TRANSMISIÓN se ve muy afectada por causa de la presencia de grietas, fisuras o cualquier otro tipo de abertura. A fin de que un encerramiento sea efectivo, se requiere tener uniones herméticas, para lo cual se emplearán empaquetaduras adecuadas en todos los puntos en que sea requerido. 1.5. Todos los soportes del encerramiento deberán estar aislados de la vibración procedente de la fuente de ruido. 1.6. Encerramientos parciales. Problemas técnicos como el suministro o el retiro de materiales de una máquina, o la necesidad de movilizar el aire para evitar el excesivo calentamiento de un motor, impiden utilizar un encerramiento completo de la fuente de ruido. Cualquier tipo de abertura disminuye la efectividad de la reducción del ruido en forma muy notoria. En éstos casos, el recubrimiento interior de las paredes con materiales absorbentes del sonido, pudiera contrarrestar en un cierto grado, el efecto adverso de las aberturas. 1.7. Como alternativa del encerramiento de la fuente de ruido, puede considerarse el encerramiento del receptor en una cabina, en la cual se ubicarán los indicadores y los controles que sean necesarios. 1.8. Pantallas. Dificultades técnicas impiden a veces, utilizar encerramientos completos o parciales de las fuentes. Puede recurrirse al uso de pantallas para interrumpir el paso de ruido directo desde la fuente hasta el receptor o persona expuesta. La efectividad de una pantalla dependerá de su tamaño; del material de construcción; del espesor de la pared; de la ubicación con respecto a la fuente y al receptor; de la longitud de onda del sonido que se intenta controlar.

66


Figura 20 Gráfica de atenuación del sonido con pantallas

AyD

LAPA LAFB Fuente

Pantalla

LAFM

ZSA

Convenciones: AD: Ángulo de difracción LAFA: Límite de atenuación, frecuencias altas LAFM: Límite de atenuación, frecuencias medias LAFB: Límite de atenuación, frecuencias bajas ZSA: Zona de sombra acústica, en la cual se obtiene una atenuación para todas las frecuencias. Una pantalla acústica se ubica entre la fuente sonora y el receptor (una o varias personas). Al llegar el sonido al borde (extremo) de la pantalla, se difracta y se atenúa en forma característica para las diferentes frecuencias. Prácticamente no hay reducción del nivel sonoro en la zona correspondiente al Ángulo de Difracción.

67

1. RUIDO

Figura 21 Gráfica de ubicación de la pantalla

he

R 90º

F Pantalla

Convenciones: Y: F : R: he:

Ángulo de Difracción Fuente del sonido Receptor(es) del sonido Altura efectiva de la pantalla en múltiplos de la longitud de onda del sonido.

Como guía práctica puede expresarse que la ubicación menos eficiente de una pantalla será un punto equidistante entre la fuente y el receptor. Figura 22 Gráfica de la atenuación sonora en función del ángulo de difracción y de la longitud de onda

40 60 50 30

30 EN

10 5

20

1 0

10

0.2

0.5

1.0

2.0

5.0

10.0

20.0

50.0

Angulación de difracción

68


2. Control del campo sonoro reverberante El sonido llega al trabajador en forma directa y por ondas reflejadas en las superficies de los componentes físicos que rodean la fuente del ruido. La onda que llega directamente, tendrá un nivel sonoro más intenso que las ondas reflejadas. La contribución de estas últimas es relativamente baja cuando se permanece bastante cerca de la fuente de ruido. 2.1. Absorción del ruido. La reducción del ruido aplicando materiales absorbentes del sonido será eficiente solo cuando el personal que intenta protegerse, permanece en el campo reverberante, es decir, a cierta distancia de la fuente a donde llega exclusivamente el ruido reflejado. 2.2. Superficies duras, lisas, impermeables reflejan el sonido, mientras que los materiales blandos, poco densos y porosos lo absorben. Para que un material absorba energía es necesario que: (a) la superficie sea relativamente transparente a las ondas sonoras y (b) se presente una fricción contra las superficies de las fibras o las partículas que conforman la estructura porosa, para que la energía vibratoria de las ondas se transforme en energía calórica. 2.3. La capacidad de absorción del sonido de un material dependerá de la resistencia que ofrezca al flujo de aire. El valor de tal resistencia es función de la frecuencia del sonido; del espesor del material y de la forma de instalarlo; también del espacio de aire que se deje entre la cara posterior del material absorbente y alguna superficie rígida que le sirva de respaldo. 2.4. Para absorber sonidos de baja frecuencia, se requieren grandes espesores relativos de material absorbente. 2.5. Con el fin de evitar el deterioro de la capacidad absorbente de un material, se tendrá la precaución de mantener la capacidad de penetración de las ondas sonoras. La pintura y otros recubrimientos aplicados sobre la superficiematerial expuesta a las ondas sonoras, reducen la eficiencia de la absorción del poroso. 2.6. Aunque esté convenientemente utilizado, no puede esperarse que un material absorbente reduzca los niveles sonoros en campos reverberantes, más de 6 dB.

69

1. RUIDO

2.7. El coeficiente de absorción del sonido de un material se define como la fracción decimal de la absorción perfecta. Varía con el ángulo de incidencia y con el espesor del material. 2.8. La absorción sonora (α ) en SABINIOS es el área total en pies cuadrados de material perfectamente absorbente. Análogamente, 1 SABINIO MÉTRICO sonido. en un metro cuadrado de material que absorba completamente el 2.9. Reduccion del Nivel de Presión Sonora por Absorción. Esta reducción se define por la ecuación: RNPS = 10 log (a2/a1) (dB) En la cual: a1: Absorción total del sonido, antes de la aplicación de materiales absorbentes sobre las superficies del recinto. a2: Absorción total del sonido, después de aplicar materiales absorbentes sobre una o sobre varias superficies. Tabla 10 De valores de absorción sonora

125 hz

500 hz

Pared de ladrillo pintado

Materiales de construcción

0.01

0.02

2.000 hz 0.02

Pared de ladrillo, sin pintar

0.02

0.03

0.05

Pared, estuco pulimentado

0.01

0.02

0.04

Pared, estuco rugoso

0.04

0.06

0.05

Pared, enchape en madera

0.08

0.06

0.06

Piso, de concreto o cerámica.

0.01

0.02

0.02

Piso, de madera

0.05

0.03

0.03

Piso, de caucho o vinilo

0.03 a 0.08

Tapete, delgado sencillo

0.05

0.25

0.06

Tapete con base blanda

0.10

0.60

0.80

Vidrio

0.03

0.03

0.02

70


Coeficientes

Tabla 11 Valores de absorción sonora Por ocupantes y muebles

125 hz

500 hz

2.000 hz

Persona sentada, sillas varias

0.09 a 0.18

0.28 a 0.40

0.32 a 0.56

Sillas

0.01

0.01

0.02

Escritorios

0.08

0.09

0.10

Sabinios métricos / unidad

Ejemplo de cálculo de la Reducción del Nivel de Presión Sonora por Absorción Enunciado: en una oficina de 10 metros de largo por 5 metros de ancho y 3 metros de altura, laboran 10 personas en sus respectivos escritorios. El piso es de madera; el techo tiene terminado estuco rugoso; las paredes poseen terminado estuco pulimentado. Si se recubriese todo el techo con material absorbente del sonido, cuyo coeficiente de absorción sea de 0,70, ¿cuál sería la reducción del nivel de ruido? Desarrollo: a) Determinación de la absorción, antes del tratamiento (con base en la tabla del numeral 2.9.) Piso de madera 50 m2 * 0,035 = 1,8 SABINIOS m Techo 50 m *2 0,05 =2,5 Paredes y Vidrio 90 m *2 0,03 =2,7 Ocupantes 10 *0,34 =3,4 Escritorios 10 *0,1 =1,0 Varios 0,3= --------Total (Sabinios Métricos) 11,7 b) Cubriendo el techo con material de coeficiente de absorción de 0,7 se obtendrá un coeficiente neto de: 0,7 - 0,05 = 0,65 Absorción adicional: 50 m2 * 0,65 = 32,5 sabinios m. Absorción total (a2): 11,7 + 32,5= 44,2

1. RUIDO

71

c) Reducción del nivel sonoro: R = 10 log (a2/a1) = 10 log (44,2/11,7) = 5,9 dB

Resultado: Recubriendo el techo con material de coeficiente de absorción 0,7 se obtiene una reducción del nivel sonoro de 5,8 dB. 3. Reducción del ruido transmitido por los elementos estructurales 3.1. El ruido y la vibración se transmiten de una sección a otra de la edificación por medio de los muros, vigas y cimientos. La transmisión presupone la existencia de una continuidad de comunicación entre sólidos. De manera que el control consiste en crear una discontinuidad, por ejemplo, independizando las bases o soportes de las fuentes de ruido, de la cimentación de la edificación. 3.2. La importancia de crear una discontinuidad es muy importante ya que la energía transmitida por las estructuras limita la reducción que se intenta obtener entre dos salas contiguas, entre 50 y 55 dB, aunque el estimativo de reducción teórica sea mayor. El estimativo se hace a partir del conocimiento sobre los materiales de construcción y del espesor de la pared seleccionada para lograr un determinado propósito. 4. Uso del fenómeno de resonancia 4.1. El principio de operación del resonador Helmholtz es el de inducir la resonancia de un cierto volumen de aire contenido dentro de una cámara que posee una abertura restringida, cuyas dimensiones han sido cuidadosamente seleccionadas. En la siguiente gráfica se aprecian los componentes del resonador: una cámara de volumen V, comunicada con el exterior por medio de un cuello de área transversal A y de longitud L.

72


Figura 23 Componentes del resonador

V

A

L

4.2. La onda sonora al pasar por el borde externo del orificio provoca la oscilación de la masa de aire contenida en el cuello y hace que se ejerza una presión sobre el volumen de aire dentro de la cámara, el cual actúa como amortiguador. Este sistema tiene un alto grado de absorción pero responde solo a un estrecho margen de frecuencias, por lo cual se utiliza ocasionalmente para reducir el ruido compuesto de tonos puros. 4.3. La frecuencia resonante (fres), para la cual se diseña el sistema, puede calcularse por medio de la expresión aproximada (en unidades consistentes): fres =

c A L V

c

2π

A LV

en la cual

= Velocidad del sonido en el aire = Área transversal del cuello de la abertura = Longitud del cuello = Volumen de la cámara de aire

4.4. El resonador simple se emplea en la práctica para la absorción de ondas sonoras de baja frecuencia. Para abarcar un margen comprendido entre 30 y 200 Hz se requieren por lo menos 20 resonadores individuales. Los resonadores compuestos constan de una sola cámara cuyo volumen es igual a la suma de los volúmenes individua-

73

1. RUIDO

les. Se obtienen, por ejemplo, perforando orificios en una lámina de madera e instalándola a cierta distancia de las paredes del local, como se muestra en la figura 24. Figura 24 Orificios Lámina de madera

Pared

Espacio libre

5. Aumento de la distancia entre la fuente de ruido y el receptor. 5.1. Este procedimiento es aplicable en condiciones ambientales de "campo libre", lo cual no es de ocurrencia muy frecuente en recintos cerrados. Se utiliza para reducir la intensidad de la exposición del personal situado lejos de la fuente. 5.2. La máxima atenuación posible será la que corresponda a la ley del inverso del cuadrado de la distancia, o sea una reducción de 6 dB cada vez que se duplica la distancia entre la fuente y el receptor. 6. Modificar la orientación de la fuente direccional o la del receptor. 6.1. Muchas fuentes de ruido radian más energía sonora en una dirección que en las demás de tal fuente, se dice entonces que es una FUENTE DIRECCIONAL. 6.2. Para determinar la potencia sonora de una fuente, es necesario tener en cuenta las variaciones de los niveles sonoros alrededor de ella. 6.3. Las fuentes direccionales deberán instalarse de tal modo que irradien la máxima presión sonora hacia aquellos sitios en que se presente el menor efecto parade el lapersonal. Cuando no es practicable, se recurrede a laexposición modificación ubicación o de laesto orientación del personal bajo la acción del ruido. Control en la persona expuesta o en el receptor

Cuando se determine que los sistemas de control adoptados en la fuente y el medio no son suficientes para la reducción de la exposición a ruido, el empleador estará en la obligación de suministrar protectores auditivos individuales adecuados

74


al nivel de presión sonora equivalente LeqA y al espectro de frecuencias dominante a fin de que el nivel efectivo audible sea igual o inferior a 80 dB(A). Esta medida será por el tiempo que determine la autoridad competente, mientras se rediseñan otras medidas para el control del ruido en la fuente o en el medio. 1. Los protectores auditivos individuales que se suministran, podrán ser del tipo tapón (intraaurales) para introducir en el canal auditivo, o del tipo orejera para recubrir la oreja o pabellón auditivo. La atenuación de cada uno varía con la frecuencia del ruido por lo que es necesario conocer las curvas reales de atenuación que proporcione el protector en el espectro de frecuencia de banda de octavas, para la elección adecuada en cada caso particular. Nunca se podrá suministrar tapones auditivos donde el nivel de presión sonora sea mayor a los 104 dB(A). 2. Según el nivel de presión sonora continuo equivalente (LeqA) a que se encuentren expuestos los trabajadores se establecerán las siguientes obligaciones: • A partir de los 85 dB(A) se suministrarán protectores auditivos a todos los trabajadores expuestos, mientras se establecen otras medidas de control en la fuente o en el medio. • Entre 80 y 85 dB(A), se suministrarán protectores auditivos a los trabajadores que lo soliciten. • Para sitios con niveles superiores a 85 dB(A) o por encima de 140 de nivel pico, será obligatorio el uso de los protectores auditivos, se señalizarán estos sitios de trabajo, y se informará de esta situación a los trabajadores afectados, a sus representantes y a los organismos encargados de la salud ocupacional y los controles que se señalan en el numeral b. 3. Se considerará que con el uso adecuado del protector auditivo individual se está cumpliendo con lo dispuesto en el presente reglamento y el nivel de presión sonoro efectivo (audible) no sobrepasa los valores límites permisibles. Por nivel de presión sonora efectivo, se considera en esta reglamentación, la diferencia entre el nivel de presión sonora equivalente y la reducción del nivel sonoro que proporcionará el protector auditivo. 4. Todo comercializador y distribuidor de elementos de protección personal auditiva debe obtener del fabricante, las características del protector en término de grado de atenuación en el rango de las frecuencias audibles, la que podrá ser requerida por el Ministerio de Protección Social o quien ésta delegue. 5. Limitación del tiempo de exposición. Estas medidas podrán ser adoptadas en casos de excepcional dificultad técnica para reducir los niveles de exposición por debajo de los 85 dB(A) de nivel de presión sonora equivalente continuo Leq

1. RUIDO

75

a los 140 dB(A) de nivel pico, utilizando la protección auditiva, así como para la realización de trabajos especiales o cuando la utilización de los protectores auditivos individuales representa un riesgo de accidente. 6. Información educación de trabajadores. Cuando en los puestos de trabajo se superan los valores límites permisibles indicados en la Tabla 1 del presente reglamento, los trabajadores deberán ser informados: De los riesgos potenciales que tales niveles representan para la audición. De las medidas preventivas que se adopten, especificando aquellas que tengan que llevarse a cabo por los mismos trabajadores. La utilización de los protectores auditivos y sus limitaciones. De los resultados de exámenes médicos. Programa de Conservación de la Audición

Cuando la exposición a ruido constituya un riesgo inevitable de pérdida auditiva permanente el empleador deberá establecer un programa de conservación de la audición que constará como mínimo de: • • • • •

Evaluación y análisis de la exposición a ruido Sistemas para el control de ruido Educación acerca Instrucciones sobredel el riesgo uso apropiado de los protectores auditivos Vigilancia mediante pruebas audiométricas y exámenes médicosperiódicos.

Sistema de vigilancia epidemiológica

La vigilancia epidemiológica se constituye en unaherramienta de gran utilidad, ya que en términos generales plantea la vigilancia sistemática de factores de riesgo y del estado de salud de las personas, para establecer las medidas de control pertinentes. La utilización de esta metodología de trabajo, garantiza a los patrones el mantenimiento de ambientes seguros de trabajo y por consiguiente la conservación del estado de salud de los trabajadores, situación que les permitirá optimizar los recursos para este programa, lo cual finalmente redundará en una mayor productividad. Teniendo en cuenta la importancia que para una persona representa el sentido de la audición, el cual le permite la comunicación interpersonal y social y que este sentido es el principalmente afectado por la exposición ocupacional a ruido,llevando deficiencias, discapacidades y minusvalías, se hace necesario que la empresa dentro de su programa de salud ocupacional, adelante las acciones necesarias para la prevención de sus efectos, a través del control eficiente de ruido en los ambientes laborales.

76


El objetivo general de este sistema es el de proteger a los trabajadores de las alteraciones auditivas y extrauditivas, mediante el control del factor de riesgo ruido, el diagnóstico precoz, tratamiento oportuno, seguimiento y educación de la población expuesta. Entre los objetivos específicos se tienen: • Identificar, evaluar y controlar el factor de riesgo ruido en todos los puestos de trabajo donde se encuentre. • Identificar el grupo de trabajadores expuestos a ruido. • Evaluar el estado de salud auditiva de los trabajadores expuestos y determinar las conductas a seguir con los mismos. • Efectuar el seguimiento periódico tanto del factor de riesgo como de los trabajadores expuestos. • Implantar un sistema permanente de información y de registro de los datos generados por este programa que sirva de base para la evaluación y seguimiento del mismo. • Desarrollar estrategias de promoción y educación de este programa, dirigidas a los estamentos interesados (patronos, trabajadores), con el fin de obtener su participación activa. La descripción del agente ruido y los efectos del ruido sobre la salud se realizó en las páginas anteriores. Atención al ambiente

Son varios los propósitos para evaluar los niveles de presión sonora en los ambientes de trabajo: a) Determinar el grado de riesgo de exposición. b) Orientar los programas de reducción de ruido. c) Comprobar la efectividad de las medidas de control. Por lo tanto, el programa de control de ruido, debe empezar por la medición de este factor de riesgo en todas las máquinas y puestos de trabajo, metodología y parámetros expuestos con anterioridad. Los métodos de control serán expuestos al final de esta unidad. Seguimiento y control

La cuantificación del agente de riesgo debe efectuarse periódicamente al menos una vez al año, o cada vez que se cree un puesto de trabajo, se modifique alguno existente, haya cambio en los procesos o materias primas y para verificar la efectividad de las medidas de control.

77

1. RUIDO

Atención a los trabajadores Fichas de exposición a ruido. El punto de partida de la atención a los trabajadores se inicia en el diligenciamiento de un cuestionario que tiene por objeto registrar aspectos relacionados con el estado de salud auditiva de la persona a evaluar, lo mismo que sus antecedentes patológicos relacionados con el órgano de la audición; igualmente se debe consignar la información referente a exposiciones ocupacionales y no ocupacionales. A manera de ejemplo se presenta el formato utilizado por la división de Salud ocupacional del Seguro Social Cundinamarca.

PROGRAMA DE VIGILANCIA Y CONTROL DEL AMBIENTE Y TRABAJADORES EXPUESTOS A RUIDO FICHA INDIVIDUAL DE EXPOSICIÓN A RUIDO NOMBRE__________________________________ EDAD___

SEXO___

No. AFILIACIÓN_______________

TIPO DE VINCULACIÓN: DIRECTA____

TEMPORAL____

EMPRESA DIRECTA_____________________________

No. PATRONAL_____________

EMPRESA TEMPORAL___________________________

No. PATRONAL_____________

FECHA DE INGRESO A LA EMPRESA ____________________________________________ 1. ANTECEDENTES DE EXPOSICIÓN

2. ANTECEDENTES OTOLÓGICOS

NO_____ SI_____ Tiempo en Años:

Otitis

- Exposición en esta empresa______________________ - Exposición en otras Empresas______________________

SI ___

NO FECHA ___ __________

Trauma cráneo encefálico ___ ___ __________ Drogas ototóxicas ___

Total años de exposición a ruido________________________

___ __________

Deportes con exposición a ruido ___ ___ __________ Quirúrgicos

___

OD

OI

___ __________

3. OTOSCOPIA - Conducto auditivo externo normal - Tapón de cerumen - Perforación timpánica - Otorrea - Otras (especifique)

____

____

____

- Requiere lavado de oídos?

SI____ NO____

____

____

____

____ ____

____ ____

4. CUESTIONARIO BÁSICO DE SALUD AUDITIVA - Cree oír bien? SI____ NO____ Desde cuando?___________________ - Cree oír menos por un solo oído?

SI____

NO____

- Le han practicado audiometrías?

SI____

NO____

- Conoce el resultado? SI____

NO____

Por cual?

OD____

OI ____

Fecha_____________________

Cual? _____________________

OBSERVACIONES__________________________________________________________________ _ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ _____________________________________________

78


El formato deberá aplicarse a todos los trabajadores de la empresa como fase inicial de la vigilancia frente a este factor de riesgo. Al grupo de trabajadores identificados con exposiciones a ruido previo o actual o con signos o síntomas de alteraciones auditivos se les practicará audiometría parcial. A mediados del año 2007 el Ministerio de la Protección Social presentó al país la «Guía de atención integral basada en laevidencia para hipoacusia neurosensorial inducida por ruido en el lugar de trabajo (GATI - HNIR)» de obligatorio cumplimiento para todos los empleadores. Alcance. La GATI-HNIR trata solo de la hipoacusia neurosensorial inducida por ruido en el lugar de trabajo y no incluye, por tanto, el trauma acústico ni otros tipos de hipoacusia. Las recomendaciones pretenden orientar la buena práctica del quehacer de los usuarios de la guía, con base en la mejor evidencia disponible, y no adoptarlas deberá tener una justificación suficientemente soportada. Adicionalmente, contribuye a los procesos de determinación del srcen y pérdida de la capacidad laboral. Resumen de Recomendaciones Clave. La totalidad de las recomendaciones se presenta resumida en el numeral 5.2 y detalladas en el capítulo 7 • Se recomienda utilizar el estándar ISO 9612:1997 en la definición de los métodos

• •

• • •

y procedimientos para la evaluación de la exposición ocupacional a ruido en los sitios de trabajo y en casos especiales de exposición a ruido como en centros de comunicación (call center), se sugiere aplicar ISO 11904-1 (2000) o ISO 11904-2 (2000). Evaluar la exposición de preferencia condosímetros personales y utilizar la estrategia de grupos de exposición similar para evaluar la exposición. Se recomienda aplicar un nivel criterio de 85 dBA como límite permisible de exposición ponderada para 8 horas laborables/día (TWA), con una tasa de intercambio de 3 dB. Se recomienda la aplicación de métodos de control técnico o de ingeniería en la fuente de generación de la contaminación por ruido y/o en el medio de transmisión para el control de la exposición a ruido en los sitios de trabajo y solo la utilización de elementos de protección personal como medida provisional mientras se establecen las medidas anteriores. Se debe aplicar corrección adicional a las tasas de reducción de ruido (NRR) dadas por el fabricante de protectores auditivos Se recomienda realizar evaluación auditiva pre ocupacional, seguimiento y post ocupacional a todo trabajador en cuya actividad la exposición a ruido ambiental es de 85 dBA TWA o más, o su equivalente durante la jornada laboral. Para la evaluación auditiva se indica audiometría tonal realizada por personal calificado y en cumplimiento de los estándares de calidad. Las audiometrías pre ocupacional y post ocupacional se realizan bajo las mismas condiciones, con reposo de mínimo 12 horas, no sustituido por uso de protectores auditivos, con cabina sonoamortiguada. Las audiometrías de seguimiento serán anuales

1. RUIDO

•

• •

•

79

para los trabajadores expuestos a ambientes con niveles de ruido de 85-99 dBA TWA y semestrales para 100 dBA TWA o más, realizadas idealmente al terminar o muy avanzada la jornada laboral con el fin de detectar descensos temporales en los umbrales auditivos. Es indispensabl e disponer de la evaluación audiométrica basal, para determinar cambios en los umbrales. Si se encuentra un desplazamiento de 15 dB o más, en al menos una de las frecuencias evaluadas, se recomienda repetir inmediatamente la audiometría. Si persiste descenso de 15 dB en alguna de las frecuencias evaluadas, se indicará audiometría complementaria dentro de los siguientes 30 días, bajo las mismas condiciones de toma de la audiometría basal. Si no se tiene duda con respecto a los umbrales se procederá a realizar un cambio en el registro de los umbrales basales. La HNIR se describe en el texto de la guía y se recomienda que los casos que no se ajusten a los elementos caracterizadores de una pérdida por exposición a ruido se realice evaluación individual. Las indicaciones de rehabilitación auditiva no difieren de indicaciones para las pérdidas auditivas neurosensoriales de otro srcen. Se apoya tanto en los hallazgos audiológicos como en las limitaciones referidas por el paciente desde el punto de vista comunicativo. Se recomienda la NO aplicación de corrección de los umbrales por presbiacusia

para la valoración de casos individuales. Beneficios, riesgos y costos. Con la implementación de esta guía se obtendrán beneficios para los empleadores y los trabajadores, principalmente desde el punto de vista preventivo, con la disminución en la incidencia y en la prevalencia de la HNIR. Igualmente al clarificar y unificar los sistemas de registro, se dispondrá de una estadística real acerca de la magnitud del problema, y al hacer el proceso más estandarizado, se logrará disminuir tiempo y recursos, tanto en la realización de los diagnósticos, como en la decisión terapéutica de cada caso. Con todos esos aspectos, junto con la corrección de las condiciones generadoras del riesgo, se logrará contribuir directamente a reducir los costos por carga de enfermedad en el Sistema de Salud Colombiano. Los riesgos de la adopción de las recomendaciones serían los asociados con las medidas de intervención sobre el individuo, sean de tipo preventivo (como los derivados del usocon de el losimplante elementos de protección personal) ó de tratamiento (como los relacionados coclear). Aunque un estudio formal de las consecuencias de implementar la guía, en cuanto a los costos y el impacto, trasciende al presente ejercicio, se cree que los costos que se puedan derivar de ello, se relacionan directamente con la veri ficación de la adherencia a las recomendaciones por parte de la población usuaria, la implementación de los métodos de control y de los programas de vigilancia médica que se recomiendan y que involucran la participación activa de profesionales de varias disciplinas y de los trabajadores (incluye la capacitación y actualización).

80


Adicionalmente, se derivan de la búsqueda activa de casos para la intervención precoz y oportuna, así como de la aplicación de las opciones terapéuticas. También se impactaran los costos del sistema por la implementación de programas de rehabilitación integral. Evaluación auditiva: audiometría

Es una prueba que indica la capacidad auditiva de un individuo, medida a través de la transmisión al oído de diferentes intensidades de sonido (dB), y frecuencias variadas (hz). Según la vía a evaluar, la audiometría puede ser:

Aérea Es la exploración que se efectúa por medio de auriculares y mide la audición a través del oído medio. Todas las frecuencias son susceptibles de ser evaluadas por esta vía.

Ósea Es la mastoides, exploraciónesdedecir, la agudeza auditiva a través de unpor vibrador apófisis sin utilizar el paso del sonido el oídocolocado medio. en la Se debe tener presente que la audición ósea está limitada entre 40 y 70 dB y frecuencias entre 500 y 4.000 hz De acuerdo con la clase de estudio requerido se debe determinar si se llevará a cabo una audiometría completa o parcial. La audiometría completa se refiere a la exploración de todas las frecuencias por las vías aérea y ósea. La audiometría parcial es aquella que se utiliza como prueba tamiz con el fin de explorar por vía aérea frecuencias específicas asociadas con las patologías esperadas. Se utiliza para evaluar grandes grupos de personas. Equipo

El audiómetro es un equipo electrónico que se utiliza para medir la capacidad auditiva emitiendo sonidos de diferentes frecuencias e intensidades. La realización de esta prueba requiere de una cámara aislada que evite las interferencias sonoras externas. En caso de no existir ésta, se debe realizar en un recinto donde el máximo nivel de ruido de fondo no supere los 40 dB(A).

1. RUIDO

81

Procedimientos

En la audiometría parcial se evaluarán las frecuencias de 500, 1000, 2000, 4000 y 6000 hz, por la vía aérea solamente. Deberá efectuarse previamente una revisión del conducto auditivo externo del trabajador, para garantizar que se encuentra libre de tapones de cera o cuerpos extraños y que la membrana timpánica se encuentra intacta o libre de lesiones. Es requisito indispensable que la persona a evaluar haya tenido un reposo auditivo mínimo de 16 horas previas al examen. No se recomienda practicar esta prueba a personas que presenten patología aguda de vías respiratorias, tales como virosis, faringitis, sinusitis, bronquitis, en el momento del examen. Se debe explicar el procedimiento de la audiometría al trabajador, con el fin de familiarizarlo con el método de la prueba, se recomienda iniciarla con una frecuencia de 1000 hz y a una intensidad de 50 dB, a manera de ensayo. Se deben registrar los datos obtenidos en el gráfico correspondiente, utilizando las convenciones establecidas: para la vía aérea círculo rojo para el oído derecho y cruz azul para el oído izquierdo. Para la vía ósea, este símbolo < en rojo para el oído derecho y este símbolo > en azul para el oído izquierdo. Interpretación de la audiometría

• Trauma acústico: para la valoración de esta pérdida se ha establecido la escala ELI (Early loss index- índice de pérdida temprana) que debe hacerse para ambos oídos. En este procedimiento se debe restar la pérdidaormal n por presbiacusia que se presentó con anterioridad y registrar la información en un formato para seguimiento y control individual a trabajadores.

Tabla 12

Programa de vigilancia y control del ambiente y trabajadores expuestos a ruido Ficha individual de exposición a ruido Nombre Fecha

Noa.filiación Sección

Cargo

Tiempo en el cargo

Evaluación ambiental Db (A) H/Día esp

Grado de riesgo

Audiometría ELI

SAL

Conducta observac.

83

1. RUIDO

Se califica el grado de trauma de acuerdo con la tabla que se presenta a continuación, según el registro audiométrico del peor oído en los 4000 hz (ver ejemplo # 1) Tabla 13 Escala de valores ELI (Early Loss Index)

Grado

Pérdida en dB (A) 4.000 hz (- Presbiacusia)

Significado

A

Menor de 8

Excelente

B

8-14

Bueno

C

15-22

Normal (Límite)

D

23-29

Sospechoso de trauma acústico

E

Más de 30

Muy sospechoso de trauma acústico

Fuente: ER Herman. "An epidemilogical study of noise". XVI International Congress on Occupational Health. Volumen II . pp. 481-486. Madrid 1`973

• Sordera manifiesta: la valoración de esta pérdida se efectúa mediante la escala SAL (Speech Average Loss-Promedio de pérdida para audición de la voz odede500, la conversación) conque base en los resultados en las frecuencias 1000 y 2000 HZ corresponden al áreaobtenidos conversacional. Tabla 14 Clasificación SAL (Speech Average Loss)

Grado

Umbral promedio (db) en frecuencias de 500 hz, 1 y 2 Khz.

Significado

A

16 peor oído

Normal

B

16-30 ambos oídos

Casi normal

C

31-45 mejor oído

Sordera moderada

D

46-60 mejor oído

Sordera notable

E

61-90 mejor oído

Sordera severa

F

90 mejor oído

Sordera profunda

G

Ninguna percepción

Sordera total ambos oídos

Fuente: ER Heman.

Nota: una persona se clasifica en un grupo peor al indicado por la escala, si los promedios de pérdida en las tre s frecuencias en ambos oídos difi eren entre sí en 25 Db o más. La clasificación de trauma acústico de acuerdo con la tabla ELI es la siguiente:

84


Se toma el valor de pérdida en dB para el peor oído en los 4.000 hz = 40 dB. Calificación trauma acústico (ELI) y aplicación factor de presbiacusia Trabajador de sexo masculino, de 30 años y quien presenta el siguiente registro audiométrico

Frecuencia en Hz 5 2 1

0 5 2

0 0 5

0 5 7

0 0 0 .

0 0 5 .

0 0 0 .

0 0 0 .

0 0 0 .

0 0 0 .

0 0 0 .

1

1

2

3

4

6

8

-10 0 10 B d n e o v tii d u a l a r b m u e d l e iv N

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ser unque hombre de restarse 30 años,alsuvalor factor de corrección porenpresbiacusia de 3 dB,Por cantidad deberá total de la pérdida oído derechoes(peor oído); entonces: 40 dB - 3 dB = 37 dB De acuerdo con esta pérdida corresponde al grado E: muy sospechoso de Trauma Acústico. Calificación de sordera manifiesta utilizando la escala SAL Pérdida para la audición de la voz o de la conversación Frecuencia en Hz

5 2 1

-10 0 10 B d n e o v tii d u a l a r b m u e d l e iv N

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0 5 2

0 0 5

0 5 7

0 0 0 . 1

0 0 5 . 1

0 0 0 . 2

0 0 0 . 3

0 0 0 . 4

0 0 0 . 6

0 0 0 . 8

85

1. RUIDO

Se analizarán las pérdidas en las frecuencias 500, 1000 y 2000 HZ, por cálculo del promedio aritmético de las caídas en dB, para las tres frecuencias y separadamente para cada oído. De acuerdo con el audiograma de este ejemplo será: Frecuencias

Pérdida OD (db)

Pérdida OI (db)

500

30

40

1.000

40

45

2.000

55

65

SUMATORIA

125

150

OD 125 / 3 = 41 dB de pérdida (mejor oído) OI 150 /3 = 50 dB de pérdida (peor oído) De acuerdo con la tabla, se aplica al mejor oído (OD) la calificación, correspondiendo al grado C = Sordera Moderada. Tanto la fichadentro individual de exposición a ruido, parcial, deben incluirse del examen de ingreso que secomo hagalaa audiometría los trabajadores que van a estar expuestos a ruido directo o por vecindad. Este examen dará el conocimiento sobre el estado de salud auditiva de los trabajadores a su ingreso y servirá de punto de comparación para conocer el grado de sensibilidad al factor de riesgo. Para identificar la reacción del sistema auditivo ante el ruido, se recomienda practicar audiometría a los 3 meses del ingreso, y en los casos donde se detecte alguna modificación, se deberá ubicar al trabajador en un área donde no esté expuesto al ruido. Conductas a seguir

Con base en los resultados obtenidos en la ficha individual de exposición a ruido, audiometría parcial (califica da con Escala ELI menos el valor por presbiacusia y SAL) y la evaluación ambiental se tomarán las siguientes medidas con los trabajadores objeto de vigilancia: a) Los trabajadores expuestos a niveles de presión sonora de 80 o más decibeles en jornadas de 8 hrs/día y con calificación audiométrica ELI A o B, se incluirán en el programa de vigilancia, estableciéndose para ellos audiometría anual,cuyo resultado deberá confrontarse con los signos y síntomas referidos por el trabajador;

86


b) Con los trabajadores, en condiciones similares al anterior literal, pero calificadas con ELI C se tomarán las mismas medidas adicionando un estricto control tanto ambiental como personal; c) Trabajadores con patología auditiva trauma acústico ELI grados D y E, se les practicará audiometría completa para confirmar el diagnóstico. En los casos confirmados se seguirán los siguientes pasos: • Elaboración de informe de enfermedad profesional. • Informe a las personas que manejan el área de higiene industrial para que se mejoren las medidas de control ambiental o personal. • Reubicar laboralmente al trabajador en un lugar cuyo nivel de presión sonora no sobrepase los 80 decibeles en jornadas de 8 horas/día. • Disminución del tiempo de exposición a ruido. • Rotación de oficio. • Mantener al trabajador en su actual puesto de trabajo si se ha efectuado un control de Higiene Industrial efectivo. A este grupo de trabajadores se les deberá efectuar control audiométrico cada 12 meses. d) Con los casos confirmados como SAL grado C en adelante se tendría en cuenta el siguiente procedimiento: • Elaboración de formato de enfermedad profesional en los casos que ameriten calificarse como tales. • Reubicación laboral en ambientes donde los niveles de ruido total no superen los límites permisibles. • Control audiométrico anual para verificar la eficacia de la reubicación laboral o la medida de control implantada. Seguimiento y control

La base de un programa de vigilancia epidemiológica, está constituida por el seguimiento periódico y el registro sistemático, del comportamiento del factor de riesgo vigilado tanto en el ambiente como sus efectos sobre la población expuesta. En este caso en particular los sujetos y objetos motivo de la vigilancia estarán representados por: a) Todos los puestos de trabajo con niveles de presión sonora por encima o iguales a 80 dB (A). b) Los sistemas de control ambiental con la correspondiente verificación de su eficacia;

1. RUIDO

87

c) Personal actualmente expuesto o con historia previa de exposición ocupacional a ruido, sin daño auditivo, a quienes se vigilará mínimo anualmente; d) Personal actualmente expuesto o con historia previa de exposición ocupacional a ruido con patología auditiva y a quienes se vigilará de acuerdo con las conductas establecidas en el literal anterior. Promoción y educación

Las actividades de promoción de este programa están relacionadas con la información que deben dar las personas responsables de la ejecución del mismo a todos y cada uno de los trabajadores en relación con las actividades, justificación, objetivos y la metodología a seguir con el ambiente y con los trabajadores, como estrategia que facilite la participación efectiva de la población beneficiada. Las actividades educativas de este programa, se orientarán hacia los siguientes temas: • • • • • •

Identificación del factor de riesgo (ruido) Métodos específicos de control Efectos en la salud Medidas específicas de auto cuidado Vigilancia participativa de todas las medidas de control implantadas Educación individual sobre los métodos de protección personal

La educación forma parte integral de la vigilancia periódica y por consiguiente sus acciones deben programarse y ajustarse sistemáticamente de acuerdo con las necesidades. Este proceso educativo deberá iniciarse desde el momento mismo del ingreso del trabajador, en su etapa de inducción y será permanente mientras subsista la exposición al factor de riesgo. La empresa deberá programar estas actividades, llevará registro de las mismas y evaluará su impacto en los trabajadores. Información, registro e indicadores

La empresa dentro de su programa de Salud Ocupacional, deberá recolectar unificadamente, a través de formatos, los resultados que se produzcan, y efectuará el análisis de las diferentes variables para implantar las acciones de control pertinentes, tanto en el trabajador como en el ambiente. En dicho análisis deberán identificarse aspectos tales como: • Áreas críticas de la empresa según niveles de presión sonora. • Grado de riesgo por puesto de trabajo.

88


• Prevalencia e incidencia de trabajadores con patologías auditiva. • Efectividad real de las medidas de control. Indicadores

Índice de frecuencia del ruido Expresa la magnitud del problema ruido, en un tiempo determinado. (NPS = Nivel de Presión Sonora) No. de fuentes con NPS > 85 dB A IFR = ------------------------------------------------------------------------------------- x K No. total de fuentes generadoras de ruido

Proporción de grado de riesgo de ruido Valora la "repercusión" del riesgo ruido en la población expuesta en un período dado. No. de trabajadores en GR > 1 PGR = --------------------------------------------------------------a---ruido --------- x 100 No. total de--------------trabajadores expuestos

Proporción de control de ruido Expresa la intervención realizada sobre el factor de riesgo ruido, en un período de tiempo dado. Puesto de trabajo con GR > controlados en la fuente y/o medio PCR= ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Número total de fuentes generadoras de ruido con GR > 1

Tasa de incidencia de enfermedad profesional por ruido Se define como el número de casos nuevos por enfermedad profesional por ruido que suceden, en relación con el número total de expuestos a ruido en un período dado, por una constante. No. de casos nuevos de enfermedad profesional por ruido TIEPR = ----------------------------------------------------------------------------------------------------------x K No. total de trabajadores expuestos a ruido

89

1. RUIDO

Tasa de prevalencia de enfermedad profesional por ruido Se refiere al número total de trabajadores con enfermedad profesional por ruido (nuevo y antiguo), en relación con el número total de trabajadores expuestos a ruido en un período dado, por una constante. No. de casos nuevos y antiguos de enfermedad profesional por ruido TPEPR = ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- x K No. total --------------de trabajadores expuestos a----ruido

Índice de severidad de enfermedad profesional por ruido Expresa el número de horas pérdidas por enfermedad profesional por ruido, en un período, en relación con el número total de horas-hombre-trabajadas en el mismo período. NHT = No. trabajadores x 2.200 No. de días perdidos y cargados por EP por ruido ISEPR= --------------------------------------------------------------------------------------------------

x 1.000.000

HHT Organización laboral

Las directivas de las empresas deben adoptar, dentro de los criterios de selección del personal, la evaluación de la capacidad auditiva de los aspirantes a los cargos que han de desempeñarse en ambientes ruidosos. Explicarán a los trabajadores el porqué de esta acción y las ventajas que ello representa para la defensa de la salud auditiva. Es preciso dar a conocer a los empresarios y a los trabajadores las implicaciones de tener jornadas excesivamente largas o laborar horas extras en ambientes con altos niveles de ruido, a fin de que no promuevan la implantación de tales prácticas. Para lograr el objetivo de que los protectores auditivos cumplan su función, es necesario adelantar un programa que contemple los aspectos de: selección técnica de los dispositivos; educación del personal; supervisión en el uso de los elementos de protección personal. Los dispositivos de protección personal pueden ser del tipo tapones o del tipo orejeras. La capacidad de protección de cada grupo varia con la frecuencia del sonido, de modo que será necesario disponer de espectrogramas tanto del ruido

90


como de las pruebas de atenuación del protector, a fin de orientar la selección del elemento mas adecuado para cada caso particular. Al personal deberá informársele sobre la necesidad del uso de los protectores auditivos para que los acepten de buen grado. Igualmente, se les adiestrará en la correcta utilización y mantenimiento adecuado. Se les explicará la posibilidad de presentarse una leve incomodidad inicialmente. El grado de protección dependerá de un buen ajuste o hermeticidad. Aun las pequeñas fugas reducen notoriamente la protección. Es imprescindible conocer las curvas reales de atenuación de los protectores auditivos. Además de las que suministra el fabricante, deberá obtenerse una certificación de la entidad colombiana competente, cuando este aspecto sea reglamentado.

Procedimiento para seleccionar un protector auditivo Se dispondrá de la siguiente información: a. Un análisis de bandas de octava del ruido en el ambiente de trabajo, escala lin b. Los datos de atenuación, suministrados por el fabricante de los protectores. Los datos corresponden a la atenuación en cada banda, con las desviaciones estándar respectivas, Como ejemplo de cálculo se presenta el siguiente cuadro resumen: Tabla 15 Ejemplo selección elementos de protección auditiva

125

250

500

1.000

2.000

4.000

1- Nivel presión sonora (Lin). Total 96.32 db

Frecuencias (hz)

84.5

89

90

91

88

85

2- Atenuación según fabricante (db)

14.2

19.1

28.4

33.6

36.5

40.3

3- Desviación estándar ()

2.2

1.4

1.9

1.7

2.2

3.0

4- Dos desviaciones estándar (2)

4.4

2.8

3.8

3.4

4.4

6.0

5- 1-2+4

74.7

72.7

65.4

60.8

55.9

50.7

6- Factor de atenuación

-16.2

-8.6

-3.3

0

1.1

1.0

7- Oye si utiliza correctamente EPP. Total 68.29 db

58.5

64.1

62.1

60.8

57.0

51.7

1. RUIDO

91

El nivel total de ruido se puede calcular mediante la aplicación de la siguiente fórmula Nt= 10 log ( 10f 125/10 + 10f 250/10 +……10f 4000/10) En donde f 125 significa el nivel de ruido en la frecuencia de los 125 hz, f 250 el nivel a 250 h, f 4000 el nivel medido en los 4000 hz

Expli caci ón La línea indicada con el número 1 contiene los datos de la evaluación ambiental del ruido, en bandas de octava, escala lin. Las líneas indicadas con los números 2 y 3 contienen los datos de atenuación en cada banda de octava y las desviaciones estándar correspondientes. Tal información la suministra el fabricante de los protectores auditivos. Cada cuadro de la línea indicada con el número 5 se obtiene de la suma algebraica de los valores de las líneas 1 y 2 y dos veces la desviación estándar. La línea indicada con el número 6 contiene los valores de ponderación para convertir los niveles de los diversos tonos en equivalentes dBA. La línea indicada con el número 7 corresponde a la atenuación lograda en cada una de las bandas de octava cuando se suman los niveles de diversos tonos. En el presente ejemplo, desde el nivel total de 96.32 dBA para el oído no protegido, se consigue una reducción hasta el nivel de 68.29 dBA, cuando se hace uso de los protectores auditivos aquí considerados.

92


1. RUIDO

93

Entidad de vigilancia y control

Para tal efecto el Ministerio de la Protección Social deberá estimular la conformación de entidades que deberán estar certificadas como «Auditoras en Higiene Ocupacional» – A.H.O. que tendrán dedicación exclusiva al auditaje, de carácter independiente de cualquier ARP pública o privada o de Empresas prestadoras de Servicios de este Campo. Derogatoria

El presente reglamento técnico deroga a partir del inicio de su vigencia, las disposiciones que le sean contrarias. No existen dentro de la normatividad vigente derogatorias específicas, puesto que las normas relacionadas con el tema como son: el Título III de la Ley 9ª de 1979, la Resolución 2400 del mismo año, la Resolución 08321 de 1983 y la Resolución 001792 de 1990;no se contravienen sino que por el contrario en el primer caso se reglamentan y en los últimos se ratifican. Vigencia

El presente reglamento técnico empezará a regir a partir de la fecha de su publicación. Régimen sancionatorio

La Dirección de Salud Ocupacional y Riesgos Profesionales como autoridad competente, podrá aplicar las sanciones que se definen, en cualquier caso de incumplimiento de las normas establecidas por este Reglamento Técnico, previo conocimiento de los informes que rindan los organismos establecidos para la vigilancia y control de estas disposiciones que en este caso serán al entidades «Auditoras de Higiene Ocupacional» – A.H.O.

Anexo 1 Evaluación de exposición a ruido Registro de información general

Empresa: _______________________________________________

Fecha:___________________________

Dirección:_______________________________________________

Ciudad:__________________________

Trabajadores:

Planta:_______________

Oficina:_____________

Turnos y horario de trabajo: 1º_______________ __

Dependencia Sección Operación

Nº de Trabajadores Total en el sitio

Expuestos Directos Indirectos

Total:_____________________

2º_________________ _

Horas / día Exposición

Nº de Fuentes Primaria

Secundaria

3º____________________ _

Ciclos de Exposición Total

Parcial

Transitoria

Resumen del proceso en el lugar medido: _____________________________________________________________ ____________________________________________________

Higienista Responsable_______________________________________________ Licencia No ______________________

95

1. RUIDO

Anexo 2 Evaluación de exposición a ruido Características de ruido en el lugar considerado Ruido: Continuo Estable _____ Continuo Fluctuante _____ Intermitente ________ Impulso ______ Fuente Principal ____________________

Fuente Secundaria __________________

Velocidad o RPM _______________________________________________________________ Descripción de los controles ambientales adoptados: ______________________________________________________________________________ ____________________________________________

Protección Personal: Tipo de protectores __________________ Marca _________________ Son utilizados _____________________ Datosde Atenuación ___________________________

Exámenes Audiométricos: Periodicidad ______________________

Antigüedad del trabajador __________________

Características del equipo Marca __________________ Tipo __________ Modelo ______________ Cumple Norma ISO _________ IEC ______________ OTRA ______________ Tipo de micrófono ____________________ Calibración: Eléctrica _______ Acústica ___________ Fecha __________ Lugar ____________ Temperatura ambiente ____________ºC Correcciones por: Temperatura ________________ Tiempo de la medición: Iniciación ______________

Presión _________mm Hg Presión _______________ Finalización ___________

Esquema de las secciones con localización de fuentes generadoras y puntos de medición.

Higienista Responsable_____________________________ Licencia No __________________

Anexo 3 Evaluación de exposición a ruido Registro de mediciones niveles de ruido EQUIPO: Marca

Sitio u Operación

Tipo Nivel Ruido dB(A) Min. Max.

NPS

Modelo Trabajad. Expuest. Directos

Indirectos

Tipo Micrófono

Horas Expo.

Permitid.

Grado de Riesgo

Fecha Calibración

Análisis de Frecuencias C.P.S. 63

Higienista Responsable_______________________________________________

125

250

600

1K

2K

4K

Observaciones 8K

Licencia No __________________________

Anexo 4 Evaluación de exposición a ruido Estimación del grado de exposición

Sitio u Operación

Nivel de Ruido dB(A) Mínimo

Máximo

Horas

Expuesto Directos Leq.

Exposición

Higienista Responsable_______________________________________________

Grado de Riesgo

Observaciones

Permit.

Licencia No ___________________________

Anexo 5 Evaluación de exposición a ruido Registro de medidas de dosimetrías Nivel de Ruido dB(A)

Operario u Oficio Pico

Máx.

Mín.

Grado de Riesgo Leq

Inicial

Final

Tiempo

% Dosis Parcial

8 Hr

Observaciones 12 Hr

Medido

Higienista Responsable______________________________________________ Licencia No _________________________

99

1. RUIDO

Bibliografía

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2

2

Vibraciones Introducción

La palabra vibración se refieredea los oscilatorios (hacia adelante y hacia atrás) de las estructuras, los movimientos sistemas mecánicos o de sus componentes. Por lo general, la vibración está caracterizada por el desplazamiento, la velocidad o la aceleración, medidas en uno o más puntos, en las direcciones específicas de interés, por ejemplo, perpendicular a un piso o a una pared. Las vibraciones son causadas siempre por fuerzas no continuas, esto es, fuerzas que puedan ser oscilatorias en magnitud o dirección, o fuerzas que se apliquen o se liberan de repente. Estas fuerzas no se deben necesariamente a causas mecánicas; en la práctica se encuentran también a menudo, fuerzas electromagnéticas, aerodinámicas o relacionadas con los fluidos. El desbalance en las máquinas giratorias produce fuerzas centrífugas netas que cambian su dirección en el espacio, conforme gira la máquina. En la medida que aumenta la velocidad, producen vibraciones transitorias aumentan en frecuencia y amplitud hastaseque se alcanzan las condiciones deque operación continuas; cuando se apagan las máquinas y siguen girando por inercia hasta detenerse, produce vibraciones transitorias amortiguadas, con amplitudes y frecuencias que van disminuyendo. Las máquinas reciprocantes producen también fuerzas de inercia desbalanceadas que se transmiten hacia las cubiertas y soportes de la máquina.

102


Los extractores, los ventiladores y las bombas tienden a generar vibraciones continuas, debido tanto al desbalance como a los pulsos repetitivos del fluido. Los flujos turbulentos de agua o de aire dentro de un ducto, o el flujo de un ventilador o de un chorro de aire que pega sobre una superficie, producen típicamente fuerzas irregulares sobre las superficies estructurales. De manera semejante, los impactos repetidos en forma irregular debidos por ejemplo, a los pasos que produce mucha gente caminando sobre un piso, tienden a producir vibr aciones irregulares. Los impactos simples, como los producidos por la operación de una prensa punzonadora, generan pulsos de fuerza que producen típicamente, como resultad o, vibraciones transitorias amortiguadas. Los impactos repetitivos tienen como resultado vibraciones transitorias repetitivas, pero si estos impactos se repiten tan rápidamente que las vibraciones debidas a un impacto no se amortiguan mucho antes de que ocurra el impacto siguiente, las vibraciones tienden a ser de un carácter irregular más continuo. Las vibraciones excesivas pueden tener efectos adversos en el personal, el equipo y las estructuras. Las vibraciones pueden incomodar a la gente, pueden interferir con su habilidad para hacer algo o concentrarse en tareas mentales, pueden hacer difícil que la gente efectué movimientos precisos o que haga lecturas correctas de los instrumentos y en casos extremos, pueden conducir a la inhabilidad física. La vibración de una máquina puede reducir la vida de sus componentes, en especial aquellos con cargas muy grandes. Los esfuerzos oscilatorios inducidos en partes de máquinas, soportes, estructuras de construcción y también en conexiones (tornillos de sujeción, cables, tubería) tienden a producir fallas en estos dispositivos debido a fatiga estructural. Las herramientas de las máquinas sujetas a vibraciones excesivas producen acabados malos; algunos equipos de precisión no pueden ser utilizados adecuadamente en presencia de vibraciones. La necesidad del control de la vibración ocurre donde quiera que haya efectos adversos debidoexistente a las vibraciones. La cantidad de reducción necesaria de la vibración y de qué nivel es aceptable; La vibración cerodepende es una imposibilidad como podría serlo un objeto que no se moviera a una fuerza irresistible. Los límites de vibración aceptable para la gente se encuentran disponibles en manuales. En muchos otros casos, por desgracia no existen criterios disponibles para la vibración de los sólidos, de manera que se está forzando a seguir utilizando el método de prueba y error: el control de la vibración es una rama de la ingeniería sumamente especializada y con el presente capítulo solo se pretende presentar al

2. VIBRACIONES

103

estudiante las bases y recomendaciones para el control de este factor de riesgo presente en la industria. Para una mayor profundidad en los conocimientos se debe recurrir a textos y manuales especializados sobre el tema.

Definiciones básicas En general, la vibración puede puede ser describirse como un movimiento oscilatorio de un sistema. El movimiento un movimiento armónico simple o puede ser extremadamente complejo. El sistema puede ser gaseoso, líquido o sólido. Cuando el sistema es el aire (gaseoso) y el movimiento involucra vibración de las partículas de aire en el rango de frecuencias de 20 a 20000 Hertz (hz) se produce sonido. Para el propósito de este capítulo, solamente se tendrá en cuenta el sistema sólido. Un observador de la variación del tiempo de una vibración, por ejemplo, uno que vea la señal obtenida de un "sensor" de un osciloscopio o en un registrador sobre el papel, obtiene a menudo un registro que se aproxima al mostrado en la figura 2-1a. Esta curva regular, que corresponde matemáticamente a un seno o a un coseno, se llama armónica simple. Nótese que se desvía de cero, posición media, igualmente, en ambas direcciones; al movimiento máximo a partir del cero se llama amplitud A; el movimiento total en ambas direcciones es la amplitud doble, 2A, llamada a veces, valor pico a pico. Las amplitudes pueden estar dadas en unidades de desplazamiento, velocidad o aceleración, dependiendo de como se mida la vibración. Al intervalo de tiempo T entre picos sucesivos se le llama períodos y se mide generalmente en segundos. Al número de ciclos de vibración, por ejemplo, el número de períodos, que ocurran por segundo se le llama frecuencia y se mide generalmente en Hertz (hz), el nombre estandarizado internacionalmente que ha reemplazado a los ciclos por segundos (cps)

104


Figura 2-1 Registros de vibraciones típicas: a) vibración armónica simple o senoidal b) vibración continua de muchas frecuencias c) vibración irregular (no periódica) d) vibración amortiguada de una frecuencia sencilla transitoria

Período T d u ti l p m A

) A 2 ( le b o d

d u ti l p m A

A

Tiempo s

0

(a) n ó i c a r e l e c a o d a d i c o l e v , o t n e i m a z a l p s e D

0 l a e in l la a c s E

Tiempo s

(b)

Tiempo s

0

(c)

Tiempo s

0 (d)

2. VIBRACIONES

105

La forma más sencilla y directa de describir un fenómeno de este tipo, es expresar el valor instantáneo, del desplazamiento, velocidad o aceleración, con respecto a un sistema de referencia en función del tiempo. Dependiendo de cual sea su evolución temporal, las oscilaciones se pueden dividir en: • •

Oscilaciones deterministas Oscilaciones aleatorias

Las primeras son aquellas que se pueden describir siempre con una expresión matemática, más o menos compleja, en función del tiempo. Por el contrario, una vibración aleatoria solo puede ser descrita mediante parámetros estadísticos. A su vez, las vibraciones deterministas se dividen en: • •

Periódicas No periódicas Las aleatorias se dividen en:

• •

Estacionaria No estacionaria

En la práctica, rara vez se obtiene un registro simple como el de la figura 2-1a. Es probable que se obtenga un registro que se parezca al de la figura 2-1b. Este registro puede consistir en una sinusoide-básica como el de la figura 2-1a, en la cual se encuentran agregadas una o más senoides de mayor frecuencia (períodos más cortos) y generalmente, amplitudes menores. Se dice que la figura 2-1b representa una frecuencia múltiple o vibración compleja. A la componente de menor frecuencia (período mayor) se le llama componente fundamental. A las componentes que ocurren a frecuencias que son múltiplos de la frecuencia de la fundamental se les llama armónicas. A las vibraciones que no tienen un período o amplitud bien definidos, por ejemplo, cuando el registro nunca se repite, se le llama no periódicas o irregulares. En la figura 2-1c se da un ejemplo de registro de vibración no periódica. A una vibración que tiene esencialmente la misma amplitud sobre un períodode tiempo grande se le llama continua, mientras que la vibración cuya amplitud varía con el tiempo se denomina transitoria. Las figuras 2-1 a, b y c ilustran las vibraciones continuas, mientras que la 2-1d ilustra una vibración transitoria típica amortiguada, que contiene una componente de frecuencia simple.

106


Suele ser útil caracterizar una vibración en términos de una gráfica de amplitud contra frecuencia, que se denomina espectro. Conociendo la amplitud de una frecuencia dada en términos de cualquiera de las tres cantidades, de movimiento, desplazamiento s, velocidad v, aceleración a, se puede calcular la amplitud en términos de los otros dos valores, con las fórmulas siguientes: a = 2πfv = (2π)2f2s v = a / 2πf = 2 πfs s=a

(2π )2 f 2 = 2πv f

Vibraciones periódicas La vibración es considerada periódica si el movimiento oscilatorio de una partícula alrededor de una posición de equilibrio se repite exactamente después de algún período de tiempo. La forma más sencilla de este tipo de movimientos, es el movimiento armónico simple, que se puede representar por una función sinusoidal. El movimiento de una partícula puede ser caracterizado al mismo tiempo por 1) desplazamiento de la posición de equilibrio, 2) velocidad o rata de cambio del desplazamiento, o 3) aceleración o rata de cambio de velocidad. Para el movimiento armónico simple, las tres características de movimiento están matemáticamente relacionadas. Desplazamiento

El desplazamiento instantáneo de una partícula de su posición de referencia bajo la influencia de un movimiento armónico puede describirse matemáticamente como: s = S Sen (2π t/T) = S Sen (2π ft) = S Sen wt Donde: s = Desplazamiento instantáneo de la posición de referencia S = Máximo desplazamiento, valor pico t =tiempo T = Período de vibración f = frecuencia de vibración w = frecuencia angular (2 πft)

2. VIBRACIONES

107

Velocidad

En muchos problemas prácticos, el desplazamiento no es la propiedad más importante de la vibración. Por ejemplo, la experiencia ha demostrado que la velocidad de la parte vibrante es el mejor criterio en mantenimiento preventivo de maquinaria con partes rotatorias. También el valor pico a pico es ampliamente usado para este propósito, siendo necesario establecer una relación entre el límite para el desplazamiento y la velocidad de rotación para cada máquina. Puesto que la velocidad de movimiento de una partícula es el cambio en el desplazamiento con respecto al tiempo, la velocidad de la partícula puede ser descrita como: v = ds/dt = w S Cos (wt) = V Cos (wt) = V Sen (wt + π/2) Donde: v V

= velocidad instantánea = máxima velocidad

Aceleración

En muchos casos de vibración, especialmente donde se deben considerar fallas mecánicas, las fuerzas actuantes sobre partes vibrantes son factores crít icos. Puesto que la aceleración de una partícula es proporcional a esas fuerzas aplicadas y se generan fuerzas reactivas resultantes de igual magnitud y sentido contrario, las partículas en una estructura vibratoria ejercen fuerzas en la estructura total que son función de la masa y aceleración de las partes vibratorias. La aceleración instantánea, o rata de cambio de la velocidad de una partícula en un movimiento armónico simple, puede describirse como: a = dv/dt = d2s/dt2 = - w 2 S Sen (wt) = Asen (wt + π) Donde: a A

= aceleración instantánea = aceleración máxima

El signo menos en la aceleración, únicamente indica que se opone al sentido del desplazamiento.

108


Otras magnitudes más usualmente utilizadas en el estudio de las vibraciones periódicas son: • •

Valor pico: es el valor máximo de una magnitud en un intervalo dado. Valor pico a pico: es la diferencia algebraica entre los valores pico positivo y pico negativo.

Estos valores solo dan información en un instante determinado de la vibración y no de la forma o variación de la función de oscilación. •

(

Valor absoluto promedio S promedio

) = T1 ∫ s dt T o

1

•

Valor eficaz o valor cuadrático medio:

1 T 2 Srms =  ∫o S 2t(dt)  T 

La importancia de esta magnitud, radica en que es proporcional a la energía transportada por la vibración y en consecuencia fácilmente correlaccionable con los efectos producidos por la misma. Factor Cresta (Fc): la relación entre el valor pico y el valor cuadrático medio, y en el caso particular de una vibración sinusoidal pura toma un valor de 2 = 1.414 Factor Forma (Ff): relación entre el valor cuadrático medio y el valor medio; en el caso de una onda sinusoidal su valor es

Ff =

π 2 2

= 1.11

Vibraciones aleatorias Son aquellas en las cuales se necesitan funciones estadísticas para describir el estado de movimiento de la partícula, dado que éste es totalmente irregular y no se repite exactamente en el tiempo. Los parámetros estadísticos que se utilizan normalmente para su descripción, son: • • • •

El valor eficaz Densidad de probabilidad Densidad espectral de energía Función de autocorrelación.

109

2. VIBRACIONES

El valor eficaz fue definido anteriormente. •

La densidad de probabilidad, se define como la probabilidad de que un valor instantáneo de la amplitud de la función considerada, quede dentro de un cierto intervalo de amplitud s dividida por el tamaño del intervalo.

P (s ) = Lim

P ()s −( P s + ) ∆s

∆→o

∆s

En donde p(s) es la densidad de probabilidad, P(s) es la probabilidad de que la amplitud de la señal toma el valor s y p(s+ s) la probabilidad de que la amplitud tome un valor (s+ s) Esta función aporta una información clara de la distribución de los valores instantáneos de la vibración. Para obtener una idea adecuada del espectro frecuencial de la vibración, se utiliza la función de densidad espectral, definida como el valor cuadráti co medio de la amplitud que pasa a través de un determinado ancho de banda de frecuencia central f, por unidad de ancho de banda, cuando la anchura tiende a cero y el tiempo a infinito. Matemáticamente se puede expresar, como:

W (f

) =Lim

t t 2 ∫ f (t ) dt ∆ft o ∆f

Lim

∆f→ o →∝ t

Donde w (f) es la densidad espectral de la frecuencia f y F delta f es la función de la frecuencia para la anchura de banda en función del tiempo y t es el tiempo de integración. Por último, se define la función de autocorrelación como el valor medio del producto de la función, en un tiempo t, por el de la función, en un tiempo (t+ delta t) matemáticamente se puede expresar, como:

R ()t = 1/ t ∫o() s( t , s) t + ∆t dt t

Donde R (t) es la función de autocorrelación y S (t) la función que define la vibración. Choques

Los choques mecánicos se pueden medir y describir por la amplitud de su aceleración, velocidad o desplazamiento, pero para caracterizarlos completamente, se debe conocer perfectamente la magnitud en función del tiempo. Para cono-

110


cer los efectos que producen este tipo de fenómenos, se suele acudir a realizar un análisis frecuencial del mismo, independientemente de cual sea la forma y duración del choque.

Efectos de las vibraciones sobre el hombre El cuerpo biológica y físicamente uncontiene sistema extremadamente complejo. Cuandohumano se miraes como un sistema mecánico, un número de elementos lineales y no lineales, cuyas propiedades mecánicas difieren de persona a persona. Biológica y sicológicamente, el sistema es más complejo. Sobre la base de estudios experimentales y de la documentación suministrada por la experiencia industrial, se deduce que la exposición de los trabajadores a la vibración puede tener profundos efectos en el cuerpo humano, mecánicos, biológicos, fisiológicos y sicológicamente. La respuesta del cuerpo humano a las vibraciones es en general compleja y difícilmente símplificable. No obstante, es posible, hacer una serie de simplificaciones, reduciéndolo a un conjunto de masas interconectadas elásticamente y que pueden moverse en más de una dirección. A partir de este esquema, es posible cuales sonmúslas frecuencias de resonancia, para cada uno de los sistemasencontrar de articulaciones, culos y órganos más representativos del cuerpo humano. En la figura 2-2, aparece el mencionado esquema así como las correspondientes frecuencias de resonancia. Uno de los bloques más importantes del sistema, en cuanto a efectos de choque y vibraciones, es el denominado "Tórax abdomen", debido al efecto neto de resonancia que tiene lugar en el rango de los 3 a 6 hz, lo que hace muy difícil aislar a una persona que se encuentra sentada o de pie sobre una plataforma sometida a vibraciones, en ese rango de frecuencias. Otro efecto importante de resonancia, aparece para el sistema "cabeza-cuello" en la zona de los 20 a 30 hz. Por último, en la zona de los 60 a 90 hz aparecen fenómenos de resonancia en "los globos oculares". En las frecuencias de 100 a 200 hz el sistema de resonancia es el "cráneomandíbula".

111

2. VIBRACIONES

Figura 2-2 Sistema mecánico para representar el cuerpo humano sobre una plataforma vibrante Cabeza (modo axial) 25Hz

Glóbulos oculares 30-8- Hz

Hombro 4-5 Hz

Volumen torácico Pecho 60 Hz Brazo 10-30 Hz Mano - Brazo Masa abdominal 4-8 Hz

Columna dorsal modo axial 10-12 Hz

Mano 50-200 Hz

Persona sentada

Piernas. Variable de 2 Hz con posición flexible a 20 Hz posición rígida

Persona de pie

Sistema mecánico simplificado para representar el cuerpo humano sobre una plataforma vibrante

Los síntomas más característicos son dolor, entumecimiento y cianosis de los dedos. A veces se evidencia algún daño en las articulaciones. La combinación exacta de síntomas, varía con la amplitud de la vibración y la forma de usar la máquina, todos estos síntomas, se engloban en la literatura clínica bajo el nombre de "dedos blancos" o "manos muertas" (síndrome de Raynaud). La evidencia clínica de sobreexposición a la vibración durante el uso de herramientas de mano, puede ser convenientemente agrupada en cuatro categorías. Estos cuatro tipos de desórdenes, en orden decreciente de aparición en la literatura son:

112


1- Un síndrome traumático vaso-espástico en la forma de fenómen o de Raynaud. 2- Neuritis y alteraciones degenerativas, particularmente en los nervios cubital y axilar, una pérdida del sentido del tacto y sensaciones térmicas, como también debilidad muscular o aún parálisis, y anormalidades del sistema nervioso central. 3- Descalcificación de los huesos carpianos y metarcapianos, fractura, deformay necrosis detenosinovítis. los huesos carpianos. 4- ción Atrofia muscular, El síndrome de Raynaud o "dedos muertos" ocurre principalmente en los dedos de la mano usada para guiar la herramienta vibrante. La circulación en la mano comienza a disminuir y cuando se expone al frío, los dedos se ponen blancos y se presenta la sensación de congelamiento. La condición usualmente desaparece cuando los dedos se calientan por algún tiempo. En algunos casos, ambas manos han resultado afectadas. Esta condición ha sido observada en un número de ocupaciones que involucran el uso de herramientas con vibraciones de alta frecuencia tales como martillos neumáticos, cortadores de piedra, sierras.

Exposición Se distinguen tres modos fundamentales de exposición a las vibraciones. 1. Las vibraciones transmitidas simultáneamente a la superficie de todo el cuerpo o a una gran parte de éste. 2. Las vibraciones transmitidas al conjunto del cuerpo, por la superficie de apoyo, que puede ser bien los pies del individuo que está de pie o bien la pelvis de una persona sentada. 3. Las vibraciones aplicadas sobre una parte del cuerpo, tal como la cabeza, las manos y otro miembro que provienen de empuñaduras, reposa-cabezas vibrante, martillos neumáticos, entre otros. Para cada una de estas situaciones es necesario definir unos valores máximos admisibles, dado que los efectos negativos son diferentes, en función de cual sea el camino de transmisión de la vibración. En la tabla presentada a continuación, se muestran los efectos, los síntomas que normalmente aparecen cuando una persona está expuesta a vibraciones.

113

2. VIBRACIONES

Tabla 2-1 Efectos de exposición a vibraciones

Síntomas Sensación de incomodidad Dolor de cabeza Síntomas en la mandíbula inferior

Rango de frecuencia (hz) 4-9 13-20 6-8

Influencia sobre la palabra

13-20

Nudo en la garganta

12-16

Dolor de tórax

4-7

Dolor de abdomen

4-10

Incitación a orinar

10-18

Contracciones musculares

4-8

Aparte de las respuestas mecánicas anteriormente mencionadas, se han encontrado otra serie de efectos en animales que pueden ser aplicados hasta cierto punto al hombre. Entre ellos, se pueden citar cambios en la asimilación de alimentos, actividad muscular y reproductora, así como lesiones internas. Entre los efectos sicológicos se pueden citar la incomodidad y la sensación de miedo. Por último, se citan los efectos más característicos, producidos por las vibraciones, cuando la transmisión de las mismas se efectúa mediante el sistema "ManoBrazo" como consecuencia del uso de herramientas tales como martillo neumático, en función de la frecuencia y las máquinas o herramientas que los ocasionan.

Medida La experiencia ha demostrado que el valor eficaz global de la velocidad de las vibraciones, proporciona la mejor indicación de la severidad de las mismas. La razón de ello es que dicha magnitud está directamente relacionada con la energía de la onda, por lo cual la ponderación es la misma para toda la gama de frecuencias que se quiera analizar. No obstante, lo más normal es medir la aceleración y mediante procesos de integración electrónico obtener los valores de la velocidad o del desplazamiento.

114


Equipos de medida

Los equipos que normalmente se utilizan para la medida de las vibraciones responden a un esquema constituido por: • •

Captador de vibraciones (acelerómetro) Preamplificador.

• •

Amplificador analizador Indicador-registrador Tabla 2-2 Efectos de las vibraciones según frecuencia, máquina o herramienta utilizada

VIBRACIÓN

MÁQUINA O HERRAMIENTA TIPO

EFECTOS

Muy baja frecuencia < 1.5 hz

Medios de transporte: coches, aviones, tren, barcos.

Estimulación del laberinto provocando trastornos en el sistema nervioso central. Puede llegar a producir mareos y vómitos de intensidad diversa. Influencia de muchos factores.

Baja frecuencia 1.5 a 16 hz

Vehículos de pasajeros e industriales y máquinas motorizadas: camiones, tractores, equipos de excavación, trenes, helicópteros.

Sometimiento de las estructuras óseas y de los distintos órganos a tensiones simultáneas y opuestas, puede ocasionar sobreestrés y lesiones de ciertos tejidos (intestinos). Efectos acumulativos. Aumento de consumo de oxígeno, respiración forzada. Síntomas neurológicos: variación del ritmo cerebral, dificultad para el equilibrio, abolición del reflejo patelar. Trastornos de visión por resonancia.

Alta frecuencia 16 a 1000 hz 40 hz amplitud varios centímetros

Perforadoras neumáticas.

Lesiones osteo articulares

Alta frecuencia 40- 300 hz, amplitud 1 milímetro

Martillos y perforadoras neumáticas, sierras.

Al cabo de varios años de exposición se presentan trastornos vasomotores, fundamentalmente en las manos dando srcen al fenómeno de Raynaud.

Alta frecuencia > 300 hz, amplitud muy baja 0.01 milímetros

Pulidoras y desbastadoras

Se producen trastornos en huesos, articulaciones, músculos, vasos sanguíneos y nervios de las manos y hombros.

2. VIBRACIONES

115

Captador de vibraciones El sistema de captación más usual es el acelerómetro, el cual es un traductor electromecánico que da en sus terminales de salida, una tensión proporcional a la aceleración a que está sometido. En este tipo de captador, la masa es el elemento activo y está constituido por dos discos piezoeléctricos separados por una placa de contacto. Piezoelectricidad es la producción de electricidad de ciertos cristales sometidos a presiones o deformaciones mecánicas. Cuando el acelerómetro se encuentra sometido a una vibración, varía la fuerza ejercida por la masa sobre los discos piezoeléctricos y esta fuerza es proporcional a la aceleración a que está sometida la misma. Para frecuencias muy por debajo de la resonancia del sistema muelle-masa, la aceleración de la masa es la misma que la de la base y la señal de salida es proporcional a la que el acelerómetro está sometido. Para cada tipo de necesidad se debe seleccionar el acelerómetro más idóneo en función del peso, sensibilidad y gama de frecuencia. La sensibilidad es la característica que grave, se suelepuesto considerar enmodernos primer lugar, pero en los casos normales, no es un problema que los amplificadores trabajan con señales muy bajas. En cuanto a la masa, suele oscilar entre las décimas de gramo hasta incluso 200 a 300 gramos para medidas de vibraciones en edificios. En general, la masa del acelerómetro no debe ser superior a la décima parte de la masa dinámica del elemento a estudiar. La gama de frecuencias dentro de la cual el acelerómetro es capaz de dar una respuesta plana y por lo tanto proporcional a la fuerza que actúa sobre él, posee un límite inferior determinado por la frecuencia de corte del amplificador de salida, que suele ser del orden de un (1) hz y un corte en la parte superior de frecuencia que suele tomar aproximadamente sobre un tercio de la frecuencia de resonancia del acelerómetro. Esta frecuencia de resonancia, depende de la masa del mismo y para acelerómetros pequeños y de gran sensibilidad, nos encontramos con valores de resonancia de hasta 18 hz, mientras que para acelerómetros de más masa las frecuencias de resonancia se encuentran sobre los 20 a 30 Khz. Otros factores que se deben de considerar en la selección de un acelerómetro adecuado incluye:

116


1. La sensibilidad transversa, que es la sensibilidad a la aceleración en un plano perpendicular al plano de los discos. 2. Las condiciones ambientales durante la operación del acelerómetro principalmente temperatura, humedad y variación de la presión. Preamplificador

El preamplificador se coloca en el circuito de medida por dos razones: 1. Amplificar la señal del aceler ómetro, cuando ésta es demasiado débil. 2. Transformar la gran impedancia de salida del acelerómetro a una baja, de valor aceptable. La impedancia se puede definir como el cociente de la tensión eficaz en un circuito dividida por la intensidad eficaz de la corriente alterna que pasa por el mismo. La impedancia es, respecto a las corrientes alternas, lo que la resistencia es a las corrientes continuas. Circuitos integradores

Cuando se desea conocer además de la aceleración, la velocidad o el desplazamiento de las vibraciones, es necesario efectuar una o dos integraciones de señal la del acelerómetro y efectuar lascorrespondientes correcciones de la atenuación. En esencia, estos circuitos integrados están constituidos por una resistencia y un condensador de valores adecuados. Lo más normal es que se encuentren incluidos en el preamplificador, como una etapa final y con posibilidad de ser conectados a voluntad del que efectúa las medidas. Filtro

En los estudios en los que se desee conocer la gama de frecuencias, del espectro de la vibración; es necesario introducir normalmente con posterioridad al amplificador, un sistema de filtros que suelen ser de banda pasante-constante y en este caso, la banda se especifica en hertz con una banda de proporción constante y se especifica en "tanto porociento" (%). Los pasante más usuales son los de octava y tercio de octava. Presentación de resultados

En función de cual sea la magnitud que deseemos estudiar, y si lo que interesa es su evaluación temporal o no, lapresentación de resultados puede ser muy variada.

117

2. VIBRACIONES

Si únicamente interesa un nivel de velocidad, aceleración, desplazamiento, la presentación suele ser digital o analógica, utilizándose cada vez más la primera, dando la facilidad de lectura, sobre todo si se utilizan tiempos de integración de señal elevados, o se efectúan lecturas promedios durante tiempo del orden, incluso de minutos. En el caso que interese la evolución temporal de la señal en estudio, se pueden utilizar registradores o incluso osciloscopios que permiten visualizar la señal. Mediciones de campo

Se presentan algunas consideraciones, que es necesario tener en cuenta cada vez que se lleven a cabo mediciones: Las fuentes de error en las determinaciones ambientales pueden ser reconocidas por el investigador y ser eliminadas o minimizadas. Las más comunes fuentes de error son: montaje incorrecto, incorrecta calibración, efectos térmicos e incorrecta colocación de los cables. En campo todos los esfuerzos se deben orientar a registrar los movimientos y frecuencias de resonancia de la estructura. La masa del transductor de vibraciones debe ser tan pequeña como sea posible, con el fin de eliminar el efecto de carga, el cual puede invalidar las determinaciones ambientales. En la mayoría de las situaciones prácticas, el efecto de masa es despreciable pero puede chequearse con la fórmula:

 Ms    MS + MA 

AR = AS  Donde: AR = AS = MS = MA =

Respuesta de la estructura con el acelerómetro. Respuesta de la estructura sin el acelerómetro. Peso del miembro de la estructura a la cual se le ha colocado el Acelerómetro. Peso del acelerómetro.

El acelerómetro se debe colocar de tal manera que la dirección de la medida deseada, coincida con la máxima sensibilidad del mismo. En cuanto al punto concreto de colocación dependerá en gran manera del problema a estudiar; en el caso de ser una máquina, se determina cuáles son los elementos generadores de la vibración y se tratará de colocar el acelerómetro lo más próximo a dicho elemento, de forma que no existan otros elementos amortiguadores intermedios.

118


En el caso de medidas sobre el individuo, si éste se encuentra sobre una plataforma o un asiento vibrátil, la medición se efectúa lo más próximo posible al punto o a la superficie a través de las cuales se transmiten las vibraciones del cuerpo. Por ejemplo, si el hombre está de pie, sobre el suelo o sentado sobre una placa rígida, sin ningún amortiguamiento entre el cuerpo y el soporte, el acelerómetro se colocará solidario al soporte rígido; cuando existan amortiguamientos entre el elemento vibrátil y el individuo, se pueden interponer ciertos soportes rígidos, pero deben tomarse precauciones para asegurarse de que el dispositivo no tiene influencia significativa sobre la transmisión de las vibraciones. La forma de colocar el acelerómetro en el punto de medida es un factor crítico para obtener en la práctica datos confiables. Los montajes sueltos dan lugar a una reducción de la frecuencia de resonancia del acoplamiento y por tanto, de la gama de frecuencia útil del captador. La fijación idónea es mediante un vástago roscado, tanto en el acelerómetro como en la pieza que desea analizar; en ocasiones, la adición de una capa delgada de grasa mejora las condiciones de rigidez del sistema. Mediante este procedimiento, la disminución en la frecuencia de resonancia es muy pequeña, pero presenta el inconveniente de que hay que roscar la pieza que se estudia, lo cual en ocasiones no es posible. En estos casos, otro sistema de colocación consiste en pegar el acelerómetro mediante una capa delgada de cera de abejas, que da lugar a una disminución pequeña en la frecuencia de resonancia. Los problemas surgen como consecuencia de la temperatura, quedando limitado para 40 grados centígrados y niveles de aceleración de hasta 100 m/s². Si interesa realizar estudios periódicos, siempre en los mismos sitios, se pueden utilizar pegantes en los cuales no hay problemas de temperatura. Entre los utilizados se encuentran las resinas epoxi y los cianoacrílatos. Otros sistemas más sencillos, también se pueden utilizar en determinadas ocasiones, pero con una reducción importante en la frecuencia de resonancia, así por ejemplo, la fijación mediante un imán permanente a una superficie magnética plana, es un sistema rápido y no destructivo, pero que reduce la frecuencia de resonancia hasta los 7 Khz., quedando la zona útil de medida, hasta los 2 Khz. aproximadamente; en cuanto a los niveles de aceleración, no se suelen presentar problemas hasta los 1000 o 2000 m/s². Finalmente, para exploraciones rápidas es muy conveniente la utilización de sondas manuales con el acelerómetro montado en su extremo, pero los resultados obtenidos solo se pueden considerar orientativos.

2. VIBRACIONES

119

Cualquier acelerómetro utilizado debe estar previamente calibrado teniendo en cuenta las recomendaciones de la casa productora, indicando la sensibilidad en función de la frecuencia, las propiedades dinámicas, la gama dinámica de medida, así como todos los demás parámetros requeridos para una correcta utilización. En cualquier caso, después de un golpe, exposición a temperaturas extremas o cualquier otra exposición anormal del mismo, se debe efectuar una calibración. En condiciones normales de trabajo, las posibles interferencias que puedenafectar a los acelerómetros son escasas y de poca importancia, no obstante existen circunstancias de trabajo que pueden dar lugar a la necesidad de hacer ajustes en las mediciones. La temperatura es el factor que puede dar lugar a un número más elevado de interferencias. Al aumentar ésta, aumentará la sensibilidad del acelerómetro por lo que es necesario disponer de una curvade calibración en función de latemperatura. Para acelerómetros normales, el margen de trabajo llega hasta los 200 o 250 ºC. A temperaturas superiores, es necesario o bien utilizar acelerómetros especiales, o proceder a un aislamiento térmico del mismo o una refrigeración mediante aire u otro sistema similar. Otro parámetro a considerar son las señales inducidas en los cables de conexión producidas por el fenómeno de tierra, ruido de fricción o ruido electromagnético de motores en funcionamiento en las proximidades del punto de medida. Estos problemas se pueden solucionar fácilmente mejorando los aislamientos del acelerómetro y/o sus cables de conexión con grafito o pegándolos para que no vibren descontroladamente. En un segundo orden, hay que considerar la presencia de: • • • • •

Vibraciones laterales Humedad Tensiones en la base Ruido Sustancias corrosivas

Resumiendo, para las determinaciones ambientales de vibraciones, es importante seguir estos pasos: 1. 2.

Determinar la localización del acelerómetro con el fin de evitar el efecto de masa. Estimar el tipo y niveles probables de vibraciones en el punto del montaje.

120

3.

4. 5.


Seleccionar un acelerómetro recomendado teniendo en cuenta el efecto de masa, tipo de vibraciones, temperatura, humedad, campos acústicos y eléctricos. Determinar qué tipo de medición es el más apropiado para el problema que se presenta. Seleccionar un equipo electrónico adecuado, teniendo en cuenta las carac-

terísticas frecuencia fases, rango dinámico y conveniencia. Chequearde y calibrar todoy el sistema. Hacer un diagrama sobre el sistema de medición, puntos a medir, fuentes generadoras, sitios de trabajo del personal. 8. Seleccionar un adecuado sistema de fijación del acelerómetro, teniendo en cuenta niveles de vibración, rango de frecuencias, aislamiento eléctrico y temperatura. 9. Montado el acelerómetro, llevar a cabo todas las determinaciones anotando los resultados. 10. Relacionar todas las observaciones complementarias que ayuden a completar el estudio. 6. 7.

Límites máximos permisibles En la legislación colombiana y más concretamente en la resolución 02400 de mayo 22 de 1979, del Ministerio de la Protección Social, capítulo IV artículos 9396 se establece lo siguiente: "Artículo 93: en los lugares de trabajo en donde se produzcan vibrac iones por el uso de aparatos, equipos, herramientas etc. que den srcen a los trabajadores a síntomas de alteraciones vasomotoras, alteraciones en los huesos y articulaciones, signos clínicos neurálgicos, etc. se deberán tener en cuenta los siguientes métodos para su control. a) Se mejorarán los diseños de las herramientas, máquinas, equipos, aparatos productores de vibraciones (forma, soporte, peso, etc), o se suprimirá su uso en cuanto sea posible. b) Se entrenará al personal sobre la manera correcta en su utilización y manejo para evitar esfuerzos inútiles o mal dirigidos. c) Se hará selección del personal, rechazando para tales trabajos a sujetos deficientes. d) Se reducirá la jornada de trabajo o se rotará al personal expuesto a las vibraciones para prevenir las lesiones. Artículo 94: los conductos con circulación forzada de líquidos o gases, especialmente cuando estén conectados directamente con máquinas que posean órganos

2. VIBRACIONES

121

en movimiento, estarán provistos de dispositivos que impidan la transmisión de las vibraciones que generan aquellas. Artículo 95: Las máquinas-herramientas, que srcinen trepidaciones, talescomo martillos neumáticos, apisonadoras, remachadoras, compactadoras, trituradoras de mandíbula o similares, deberán estar provistas de horquillas u otros dispositivos amortiguadores y al trabajador que las utilice se le proveerá de equipo de protección personal para su atenuación. Artículo 96: El anclaje de máquinas y aparatos que produzcan ruidos, vibraciones o trepidaciones, se realizará con las técnicas más eficaces, a fin de lograr su óptimo equilibrio estático y dinámico. Parágrafo. Se prohibe instalar máquinas o aparatos ruidosos adyacentes a paredes o columnas, cuya distancia a éstas no podrá ser inferior a un (1) metro. Además, en el artículo 106, de la ley 9a deenero 24 de 1979 títulos III, establece: "Artículo 106: El Ministerio deSalud determinará los niveles de ruido,vibración y cambios de presión a que puedan estar expuestos los trabajadores”. Hasta la fecha no se han establecido por parte de dicho Ministerio ni los niveles de vibración ni los cambios de presión a que puedan estar expuestos los trabajadores. Dada la complejidad de las acciones de las vibraciones sobre el organismo, en función de la frecuencia, la zona expuesta del cuerpo y del sistema de transmisión de la misma, hace que no exista un único criterio global para la evaluación de la exposición a vibraciones. Es por ello que se distinguen tres modos fundamentales de exposición: a) Transmitidas simultáneamente a toda la superficie del cuerpo o a una gran parte de éste. b) Transmitidas al conjunto del cuerpo por la superficie de apoyo, que puede ser, los pies del individuo que está de pie, o la pelvis de un individuo sentado, o bien el área de soporte de un individuo apoyado. c) La aplicada a una parte del cuerpo tal como la cabeza, la mano, el brazo u otro miembro.

Transmisión a través de la superficie de sustentación La gama de frecuencias, tomada para el análisis de la transmisión a través de la superficie de sustentación, es la comprendida entre los 1 y 80 hz, aplicada a vibraciones periódicas, aleatorias o no.

122


La magnitud utilizada será la aceleración expresada en m/seg² y en términos del valor eficaz (valor cuadrático medio). Cuando se midan valores pico, deberán convertirse en valores eficaces. Así mismo, es de interés determinar el factor cresta. En caso de que dicho valor sea superior a tres, la aplicación de los valores límites permisibles debe hacerse con reservas. Las vibraciones rectilíneas deben medirse en las direcciones apropiadas de un sistema de coordenadas rectangulares cuyo srcen es el corazón. El eje pies-cabeza (longitudinal) se designa az; el eje atrás-adelante (antero posterior) por ax; y el eje lateral (derecha a izquierda) por ay. En la figura 2-3 se muestran los tres ejes para diferentes posiciones del cuerpo humano. Figura 2-3

z z y y

x

x

ax, ay, az = ejeX ejeY ejeZ

aceleración en las direcciones de los ejes X, Y , Z. = espalda-pecho = derecha-izquierda = pies(opelvis)-cabeza x

z y

m/s2 30 18

1,6

12,6 10

1,0

8,0 1 cresta

6,3 0,63

5,0 4,0 0,4

) z a ic f e r lo a (v

3,15

z

1,25

a n ió c a r e l e c A

1 min

2,5 0,25

16 min

2,0

25 min

1,6 0,16

1h

1,0 0,1

0,8 2,5 h

0,63 5 0 0 1

0,063

0,5

4h

0,4 0,04

0,315

8h Para obtener - Los “límites de exposición” multiplicar los valores de la aceleración por 2 (6 db de más) - El “límite de confort reducido” dividir los valores de la aceleración por 3,15 (10 db de menos).

0,25 0,025

0,20

10 h

0,16 0,125

0,016

24 h

0,1 10,016 0,4

0,5

0,63

0,8

1,0

1,25

1,6

2,0

2,5

3,15 4,0

5,0

6,3

8,0

10

12,5

16

20

25

31,5

40

50

Frecuencia de una banda de tercios de octava Hz

Límites de expoisición a una aceleración longitudinal (a z) en función de la freuencia y del tiempo de exposición “Límite a la capacidad reducida por fatiga”

63

80

124


Dirección del sistema de coordenadas para la valoración de las vibraciones mecánicas aplicadas al hombre. En cualquier valoración de exposición a vibraciones se tendrán en cuenta: • •

La intensidad (aceleración rms) La frecuencia

• •

La dirección El tiempo

Diferenciándose tres criterios generales de conservación de confort, capacidad de trabajo, salud y seguridad. Como límites base se utilizan los de conservación de capacidad de trabajo por fatiga. En las figuras 2-4 y 2-5 se definen gráficamente los valores límites en función de la frecuencia, tiempo de exposición y aceleración en m/s² (valores rms) tanto para el eje az como para el plano ax y ay. Una expresión numérica de los diagramas se índica en las tablas 1 y 2. Sobrepasar la exposición especificada por este límite, represe nta un riesgo para la capacidad del trabajo, en la mayoría de las tareas y en particular aquellas en que los efectos que dependan del tiempo, comprometen de manera notable los resultados. Se puede aplicar un límite más estricto, cuando la tarea es de una naturaleza delicada, que requiera un ejercicio de gran destreza manual. Por el contrario, se puede proveer una cierta tolerancia del límite en circunstancias en que la realización de la tarea es relativamente independiente de las vibraciones.

20 18

1,0

12,5 10

1,0

8,0 6,3

0,63

6,0 4,0 0,4 z a ic f e r o t c a f

3,15 2,5

0,25

2,0

1 min

1,6

0,18

y

a , x a n ó i c a r e l e c A

16 min

1,25

25 min 1,0

0,1

0,8

1h

0,63

8 6 0 1

0,063

0,50

2.5 h

0,40 0,04 0,515 0,25

4h

Para obtener - Los “límites de exposición” multiplicar los valores de la aceleración por 2,16 dB

8h

de más - El “límite de confort reducido” dividir los valores de la aceleración por 3,15 (10 db de menos).

0,025

0,20 0,16 0,016

16 h

0,125

24 h

0,10 0,016

0,4

0,5

0,63

0,8

1,0

1,25 1,6

2,0

2,5

3,15

4,0

5,0

6,3

8,0

10

12,5

16

20

25

31,5

40

50

63

80

126


Tabla 2-3 Valores numéricos del “límite de la capacidad reducida por fatiga” para aceleraciones de vibraciones longitudinales según el eje az (dirección de los pies (o de la pelvis) hacia la cabeza)

Los valores definen el límite envalor eficaz de vibraciones puras de frecuencia simple (sinusoidales) o en su valor eficaz sobre una banda de tercio de octava para vibraciones distribuidas. Aceleración, m/s²

Frecuencia (frecuencia central de una banda de tercio de octava) Hz

24 h

16h

8h

4h

2.5 h

1h

25 min

16 min

1 min

1.0

0.280

0.425

0.63

1.06

1.40

2.36

3.55

4.25

5.60

1.25

0.250

0.375

0.56

0.95

1.25

2.12

3.15

3.75

5.00

1.6

0.224

0.335

0.50

0.85

1.12

1.90

2.80

3.35

4.50

2.0

0.200

0.300

0.45

0.75

1.00

1.70

2.50

3.00

4.00

2.5

0.180

0.265

0.40

0.67

0.90

1.50

2.24

2.65

3.55

3.15

0.160

0.235

0.355

0.60

0.80

1.32

2.00

2.35

3.15

4.0

0.140

0.212

0.315

0.53

0.71

1.18

1.80

2.12

2.80

5.0

0.140

0.212

0.315

0.53

0.71

1.18

1.80

2.12

2.80

6.3

0.140

0.212

0.315

0.53

0.71

1.18

1.80

2.12

2.80

8.0

0.1400

0.212

0.315

0.53

0.71

1.18

1.80

2.12

2.80

10.0

0.180

0.265

0.40

0.67

0.90

1.50

2.24

2.85

3.55

12.5

0.224

0.335

0.50

0.85

1.12

1.90

2.80

3.35

4.50

16.0

0.280

0.425

0.63

1.06

1.40

2.36

3.55

4.25

5.60

20.0

0.355

0.530

0.80

1.32

1.80

3.00

4.50

5.30

7.10

25.0

0.450

0.670

1.00

1.70

2.24

3.75

5.60

6.70

9.00

31.5

0.560

0.850

1.25

2.12

2.80

4.75

7.10

8.50

11.2

40.0

0.710

1.060

1.60

2.65

3.55

6.00

9.00

10.5

14.0

50.0

0.900

1.320

2.00

3.35

4.50

7.50

11.2

13.2

18.0

63.0

1.120

1.700

2.50

4.25

5.60

9.50

14.0

17.0

22.4

80.0

1.400

2.120

3.15

5.30

7.10

11.8

18.0

21.2

28.0

127

2. VIBRACIONES

Tabla 2-4 Valores numéricos del “límite de la capacidad reducida por fatiga” para aceleraciones de vibraciones transversales según los ejes ax y ay (dirección espalda pecho o derecha izquierda)

Los valores definen el límite envalor eficaz de vibraciones puras de frecuencia simple (sinusoidales) o en su valor eficaz sobre una banda de tercio de octava para vibraciones distribuidas. Aceleración, m/s²

Frecuencia (frecuencia central de una banda de tercio de octava) hz 1.0 1.25

24 h

16h

8h

4h

2.5 h

1h

25 min

0.100

0.150

0.224

0.355

0.50

0.85

0.150

0.224

0.355

0.50

0.85

0.100

16 min

1 min

1.25

1.5

2.0

1.25

1.50

2.0

1.6

0.100

0.150

0.224

0.355

0.50

0.85

1.25

1.50

2.0

2.0

0.100

0.150

0.224

0.355

0.50

0.85

1.25

1.50

2.0

2.5 3.15

0.125 0.160

0.190 0.236

0.280 0.355

0.450 0.560

0.63 0.80

1.06 1.32

1.60 2.0

1.9 2.36

2.5 3.15

4.0

0.200

0.300

0.450

0.710

1.0

1.70

2.5

3.0

4.0

5.0

0.250

0.375

0.560

0.900

1.25

2.12

3.15

3.75

5.0

6.3

0.315

0.475

0.710

1.12

1.6

2.65

4.0

4.75

6.3

8.0

0.400

0.60

0.900

1.40

2.0

3.35

5.0

6.0

8.0

10.0

0.500

0.75

1.12

1.80

2.5

4.25

6.3

7.5

10.0

12.5

0.630

0.95

1.40

2.24

3.15

5.30

8.0

9.5

12.5

16.0

0.800

1.18

1.80

2.80

4.0

6.70

10.0

11.8

16.0

20.0

1.00

1.50

2.24

3.55

5.0

8.50

12.5

15.0

20.0

25.0

1.25

1.90

2.80

4.50

6.3

10.60

16.0

19.0

25.0

31.5

1.60

2.36

3.55

5.60

8.0

13.20

20.0

23.6

31.5

40.0

2.00

3.00

4.50

7.10

10.0

17.00

25.0

30.0

40.0

50.0

2.50

3.75

5.60

9.00

12.5

21.2

31.5

37.5

50.0

63.0

3.15

4.75

7.10

11.12

16.0

26.50

40.0

45.7

63.0

80.0

4.00

6.00

9.00

14.00

20.0

33.50

50.0

60

80.0

128


Los límites de conservación de la salud o seguridad (límite máximo de exposición) en función de la frecuencia y la duración de la exposición para cada uno de los tres ejes ax, ay y az es en una forma similar a los dados en las figuras 2-4 y 25 y las tablas 1 y 2, pero los niveles correspondientes quedan multipl icados por dos (adición de 6 dB). Se recomienda no sobrepasar el límite máximo de exposición, sin precauciones y razones particulares, aún en el supuesto de que el individuo expuesto no tenga ningún trabajo por realizar. Este límite máximo de exposición, se encuentra situado en un nivel considera do como la mitad del umbral de dolor (límite de tolerancia) para seres humanos con buena salud, sujetos a un asiento vibrante. Por último, el límite de confort reducido, se sitúa en un tercio de los niveles correspondientes al límite de la conservación de la capacidad de trabajo, siguiendo el mismo comportamiento en lo que se refiere a la frecuencia, tiempo de exposición y ejes direccionales. Para obtener los valores de confort, solo hay que restar 10 dB a los expuestos en las figuras 2-4 y 2-5 o en las tablas 1 y 2. Este límite de confort reducido está relacionado con la dificultad de efectuar operaciones tales como: comer, leer, escribir.

Valoración en función de la frecuencia y la dirección Cuando la vibración se produce simultáneamente en más de una frecuencia discreta comprendida en la gama de frecuencias de 1 a 80 hz, debe valorarse por separado el valor eficaz de la aceleración de cada componente de frecuencia, según los límites expresados con anterioridad. Si el rango de frecuencia es de banda estrecha, se procede a asimilar la frecuencia de la banda con el correspondiente a su centro de tercio de octava y se procede como se plantea en el párrafo anterior. Para vibraciones de banda ancha, aleatorias o no, se procederá a determinar el valor eficaz para cada tercio de octava y se valorará según la frecuencia central de cada tercio de octava. Si las vibraciones actúan simultáneamente en varias direcciones, los límites correspondientes se aplicarán por separado a cada componente. Los métodos anteriores suponen que los efectos son independientes para cada frecuencia y cada dirección.

129

2. VIBRACIONES

Figura 2-6

130


Figura 2-7

Para obtener -los límites de exposición: multiplicar los valores de la aceleración por 2 (6 o 8 de más). - El límite de confort reducido dividir: los valores de la aceleración por 3.15 (10 o 8 de menos).

2. VIBRACIONES

131

Cálculo del tiempo de exposición En las figuras 2-6 y 2-7 se indican los tiempos de exposición en función de la frecuencia y de los valores de la aceleración en m/s² (valor eficaz) para el límite de conservación de la eficacia del trabajo. En el caso de otros límites de conservación se hacen las correcciones indicadas con anterioridad. Estos límites son aplicables cuando la exposición es continua durante el período considerado y cuando la exposición repite a lolargo de la vida laboral del individuo. Si durante la jornada de trabajo, las vibraciones se interrumpen, pero en intensidad permanece constante, el tiempo total de exposición se calculará sumando los tiempos de exposición parciales en lo largo de la jornada. Si se producen variaciones importantes de la aceleración a lo largo de la jornada, pero es posible determinar los tiempos parciales, ti, correspondientes a los diferentes valores Ai de la aceleración, siempre se puede calcular una aceleración equivalente que nos dé el tiempo de exposición para el tipo de trabajo en cuestión. Para ello se procede de la siguiente manera: a) Calcular el tiempo máximo Ti correspondiente a cada una de las aceleraciones Ai medidas. b) Efectuar el cociente entre ti, tiempo de exposición real a la aceleración Ai y Ti (ti/Ti). Este cociente indica el grado de riesgo en tanto por uno, para el nivel de aceleración Ai. c) Sumar todos los cocientes ti/Ti. si este valor es mayor que la unidad, se sobrepasa el límite de exposición.

Vibración (segmental) mano-brazo "Los valores TLVs, hacen referencia a los niveles de componentes de aceleración y las duraciones de la exposición que representan las condiciones en las que se cree que la mayoría de los trabajadores puedan estar expuestos en repetidas ocasiones sin traspasar la etapa 3 del sistema Taylor-Pelmear de clasificación para el Dedo Blanco por vibración llamado también Fenómeno de srcen la boral de Raynaud. Al escasear las relaciones dosis-respuesta correspon dientes al dedo blanco por inducción estas recomendaciones han sido formuladas partiendo de los datos epidemiológicos obtenidos de la silvicultura, la minería y la metalurgia. Estos valores se deben usar como guías en el control de la exposición a la vibración manobrazo y a causa de la susceptibilidad individual, no se debe considerar que definan una línea divisoria entre los niveles seguros y los peligrosos.

132


Se debe reconocer que la aplicación de los valores TLVs sólo para la vibración mano-brazo no protegerá a todos los trabajadores de los efectos adversos de la exposición a dicha vibración. El uso de 1) herramientas antivibración, 2) guantes antivibración, 3) prácticas de trabajo adecuadas que mantengan calientes las manos y el resto del cuerpo del trabajadory también minimicen el acoplamiento vibratorio entre el trabajador y la herramienta vibratoria son necesarios para minimizar la a latodos vibración y 4) unprograma de vigilancia médica consciente mente exposición aplicado, son ellos necesarios para eliminar del lugar de trabajo el dedo Blanco por vibración. Valor límite (TLVs) para la exposición de la mano a vibración en cualquiera de las direcciones ax, ay, az. Valores eficaces (rms) dominantes b del componente de las aceleraciones de frecuencia Ponderada que no debe ex ce de rs e k ( ke q) Duración de la exposición total diaria ª

m/s²

g¹

4 horas y menos de 8

4

0.40

2 horas y menos de 4

6

0.61

1 hora y menos de2

8

0.81

12

1.22

Menos de 1 hora

a. La vibración del tiempo total penetra en la mano cada día de manera continua o intermitente. o. Usualmente, uno de los ejes de vibración domina sobre los dos restantes. Si uno o más ejes de vibración sobrepasan la exposición Total diaria, se ha sobrepasado el valor TLV. 1. g = 9.81 m/s²

Vibración mano-brazo continua, intermitente, deimpacto o impulso La medida de la vibración se debe realizar de acuerdo con los procedimientos y la instrumentación que se especifican en la norma Internacional ISO 5349 de 1986, "Guía para la medida y valoración de la exposición humana a la vibraci ón transmitida a la mano" que a continuación se resume: La aceleración de un mango vibratorio o una pieza en elaboración se debe determinar en tres direcciones mutuamente ortogonales en un punto próximo al

133

2. VIBRACIONES

lugar en que la vibración penetra en la mano. Preferiblemente, las direcciones serán las que formen el sistema biodinámico ISO de coordenadas, aunque puede ser un sistema baricéntrico estrechamente relacionado que tenga su srcen en la interfase entre la mano y la superficie que vibra (ver fig 2-8) para dar cabida a las distintas configuraciones del mango o la pieza en elaboración. Se montará un transductor pequeño y de poco peso para registrar con exactitud uno o más componentes la vibración fuente en gama de frecuencia a 1500 hz. Cadaortogonales componentededeberá ser ponderada enlafrecuencia por mediode de5una red de filtros que reúna las características de ganancia especificadas por la ISO para los instrumentos de medida de la respuesta humana a la vibración a fin de explicar el cambio del riesgo de la vibración con la frecuencia (véase figura 2-9) Direcciones de los ejes Xh Yh Zh para las dos posiciones de la mano La valoración de la exposición a la vibración se debe hacer para cada dirección aplicable (xh, yh zh) puesto que la vibración es una cantidad vectorial (magnitud y dirección). La magnitud de la vibración durante el funcionamiento normal de la herramienta mecánica, la máquina o la pieza en elaboración vendrá expresada, en cada dirección, por el valor eficaz (rms) de la componente de las aceleraciones de frecuencia ponderada, en unidades de metros por segundo al cuadrado (m/s²) o unidades de gravitación (g), la mayor de las cuales ak constituye la base para la valoración de la exposición. Para cada dirección que se mida, se empleará la integración lineal para vibraciones que sean de una duración extremadamente corta o varíen sustancialmente en el tiempo. Si la exposición total diaria a la vibración en una dirección determinada se compone de varias exposiciones a distintas aceleraciones eficaces (rms), entonces la componente de la aceleración de frecuencia ponderada en esa dirección, se determinará de acuerdo con la siguiente ecuación: 1

2 1 n 2 ∂ keq =  ∑ (ka i ) T  T =1 T 

∂=keq

(a)+ 2 TT(1 ) ki

k

++a 2

2

T2 ( ) kn... T

a

2

Tn T

134


Figura 2-8 Característica de la ganancia de la red de filtros utilizada para ponderar en frecuencia los componentes de aceleración. (Línea de trazos continuos)

Mano en posición cerrada

Mano en posición abierta

La tolerancia de los filtros (Línea de trazo discontinuo), son provisionales y son las convenidas en la norma ISO 5343.

en donde: n

= ∑T

T

=

T

T ak

= =

duración de la exposición total diaria frecuencia ponderada, componente de la aceleración eficaz (rms) con duración T.

i =1

Estos cálculos se pueden hacer por medio de los instrumentos de medida de la vibración con respuesta humana que se pueden adquirir en el comercio. Se deben de tener en cuenta las siguientes observaciones:

135

2. VIBRACIONES

Figura 2-9 Ponderación de redes

1

0.1

a i c n a n a G

0.01

0.001

0.0001 1

2

4

8

16 31.5 63 125 250

500 1K

4K

•

La ponderación de redes dada en la figura 2-9, se considera la mejor forma para ponderar en frecuencia las componentes de la aceleración. Sin embargo, estudios recientes sugieren que la ponderación de frecuencias a frecuencias elevadas (por encima de 16 hz), pueden no tener en cuenta un factor de seguridad suficiente y se debe tener precaución cuando se usen herramientas con componentes de alta frecuencia.

•

Las exposiciones agudas a componentes de aceleraciones eficaces (rms) de frecuencia ponderada que sobrepasan los valores TLV durante períodos de tiempo poco frecuente, por ejemplo un día a la semana o varios días durante un período de dos semanas, no son necesariamente más nocivas.

136


•

Se confía en que las exposiciones agudas a componentes de aceleraciones eficaces (rms) de frecuencia ponderada iguales al triple de la magnitud de los valores TLV, tengan por resultado los mismos efectos sobre la salud después de un período de exposición comprendido entre los 5 y 6 años.

•

En las situaciones en que los trabajadores estén o vayan a estar expuestos a vibración mano-brazo, se deben implantar medidas preventivas, incluidos la previa especialización en el trabajo y los reconocimientos médicos anuales para identificar a las personas susceptibles a la vibración.

•

Para moderar los efectos adversos de la exposición a la vibración a los trabajadores se les debe aconsejar que eviten la exposición a la vibración continua interrumpiéndola durante 10 minutos aproximadamente por hora de vibración continua.

•

Se deben emplear prácticas adecuadas de trabajo que incluyan el enseñar a los trabajadores a emplear una fuerza mínima prensil de la mano que sea compatible con el accionamiento seguro de una herramienta mecánica o la realización de un proceso, a mantener secos y calientes el cuerpo y las manos y a evitar fumar.

•

El transductor y su dispositivo de conexión a la fuente de vibración deberán ser adecuados para efectuar mediciones, además de pesar menos de 15 gramos y poseer una "sensibilidad de eje transversal" inferior al 10%.

•

La medición por medio de muchos acelerómetros piezoeléctricos (con amortiguación mecánica demasiado débil) de vibraciones impulsivas repetitivas, de gran desplazamiento tales como las producidas por herramientas neumáticas de percusión, está expuesta a error. La inserción de un filtro mecánico, de bajo paso, entre el acelerómetro y la fuente de vibración con una frecuencia de corte de 1500 hz o más, y una sensibilidad de eje transversal inferior al 10%, puede ayudar a eliminar las lecturas incorrectas.

•

Se debe dar a conocer el fabricante y el tipo de todos los aparatos usados para medir la vibración, así como el valor de la dirección dominante y la componente de la aceleración eficaz (rms) de frecuencia ponderada.

En la figura 2-10, se expresan cuales son los niveles de riesgo en función de los años de exposición y de los valores de la aceleración, en términos de valor eficaz, para un tiempo de exposición diario de cuatro horas.

137

2. VIBRACIONES

Figura 2-10 Niveles de riesgos del tiempo de exposición y la aceleración

20

se ir c u d o r p a r a p n ió ic s o p x e e d o p m ie T

50% de riesgo 40% de riesgo 30% de riesgo 20% de riesgo

10 )s o ñ a ( s o d n a l b s o d e d

10% de riesgo 5

3 2

1

0,5 1

2

5

10

20

50

Aceleración (r.m.s.) medida en un eje Niveles de riesgo en función del tiempo de exposición y la aceleración

Figura 2-11

20

50% de riesgo 40% de riesgo 30% de riesgo

e s ir c u d o r p a r a p n ó i c si o p x e e d o p m ie T

20% de riesgo

10

)s o ñ (a s o d n la b s o d e d

10% de riesgo

5

3

2

1

0,5 1

2

5

10

Aceleración (r.m.s.) medida en un eje Niveles de riesgo en función del tiempo de exposición y la aceleración

20

50

138


Figura 2-12 Dosis máximas admisibles 500.00 400.00

Aceleración

315.00

Velocidad

0.060 0.050

250.00 B d 0 1

200.00 160.00

0.040

125.00

n ió c a r e l e 2 c /s a a l m e n d e s z e A c y a c if x e A s e r o l a V

100.00 80.00 63.00 50.00 40.00

4

31.50

a

8

h

n co

n tí

u

0.030

as

0.020

25.00

0.015

20.00

4 a 8 contínuas

16.00

5

12.50

4

10.00

0.010

3

8.00 6.30

0.008

2

5.00 4.00 3.15

1

2.50 2.00

o ct Fa

1.60 1.25

r

de

co

ec rr

0.006

ón ci

d a d i c lo e v la e d s e c a c if e s e r o l a V

s/ m n e z V y V x V

0.005 0.004

1.00

0.003

0.80

8

16

31.5

63

123

250

500

1000

Frecuencias centrales de octava Dósis máximas admisibles

En el caso de 8 horas, los niveles decrecen en 3 dB. Por el contrario, para tiempos de exposición de dos horas, estos niveles aumentan en 3 dB. Con base en esta tabla de niveles de riesgo, se proponen como dosis máximas admisibles, las expresadas en las figuras 2-11 y 2-12 y en las tablas 3 y 4, para un análisis en tercios de octavas u octavas, respectivamente. El tiempo de exposición considerado en dichos cuadros y figuras está comprendido entre 4 y 8 horas.

2. VIBRACIONES

139

140


Tabla 2-5 Dosis máximas admisibles para trabajos entre 4 y 8 horas

Frecuencia centro del tercio de octava

Valor eficaz máximo de aceleración m/s²

Valor eficaz máximo de velocidad m/s

6.4

0.8

0.016

8

0.8

0.016 0.013

10

0.8

12.5

0.8

0.010

16

0.8

0.008

20

1

0.008

25

1.3

0.008

31.5

1.6

0.008

40

2

0.008

50

2.5

0.008

63

3.2

0.008

80

4

0.008

100

5

0.008

125

6.3

0.008

160

8

0.008

200

10

0.008

250

12.5

0.008

315

16

0.008

400

20

0.008

500

25

0.008

630

31.5

0.008

800

40

0.008

1000

50

0.008

141

2. VIBRACIONES

Tabla 2-6 Dosis máximas admisibles para trabajos ininterrumpidos entre 4 y 8 horas

Frecuencia centro del tercio de octava

Valor eficaz máximo de aceleración m/s²

Valor eficaz máximo de velocidad m/s

8

1.4

0.027

16

1.4

0.014

31.5

2.7

0.014

63

5.4

0.014

125

10.7

0.014

250

21.3

0.014

500

42.5

0.014

1000

85

0.014

Tabla 2-7 Factores de corrección en función del número de interrupciones, su duración y el tiempo de exposición a vibraciones

Exposición a las vibraciones Duración de los intervalos de interrupción del trabajo

Tiempos de exposición a lo largo de la jornada de trabajo

Número de interrupciones

Menos de 10 minutos

Entre 10 y 20 minutos



+ de 40 mi

Menos de 30 min

5

5

-

-

-

-

Entre 30 min y 1 hora

4

4

-

-

-

-

Entre 1 hora y 2 horas

3

3

3

4

5

5

Entre 2 horas y 4 horas

2

2

2

3

4

5

Entre 4 horas y 8 horas

1

1

1

2

3

4

142


Para los casos en que el tiempo de exposición sea inferior a 4 horas, es necesario proceder a una corrección en los límites con base en los factores de corrección indicados en las tablas 5 en función del tiempo real de exposición y la duración de los intervalos de descanso en minutos por hora de trabajo sometido al agente de riesgo. Así mismo, en las figuras 2-11 y 2-12 se indican los gráficos para estas condiciones de exposición.

Control Generalmente es conveniente considerar cualquier problema de vibración en términos de: 1) La fuente de las vibraciones indeseables, 2) La trayectoria a lo largo de la cual llegan las vibraciones desde la fuente hasta el receptor, 3) El receptor, por ejemplo, lo que puede ser afectado adversamente por las vibraciones y requiera de protección. En situaciones prácticas, muchas fuentes contribuyen a menudo a las vibraciones experimentadas por un receptor simple, y las vibraci ones de una fuente determinada llegan a menudo a él a través de varias trayectorias. El enfoque más convincente para identificar la fuente de vibración responsable de un problema consiste en desconectar todas las fuentes posibles y después, en conectarlas una por una, mientras se observan los efectos resultantes en el receptor. De igual manera se pueden identificar mejor las trayectorias predominantes interrumpiendo una a la vez o inhabilitando todas y restableciéndolas luego una por una. Estos procedimientos rara vez pueden llevarse a cabo en la práctica en toda su extensión, pero pueden efectuarse tanto como para proporcionar alguna parte valiosa, si no completa, del conocimiento del problema. Existen también métodos de correlación para identificación de las fuentes y las trayectorias. Sin embargo, estos métodos requieren equipo especializado y experiencia. Al tratar con cualquier problema de vibración se debe tomar en cuenta el fenómeno llamado resonancia. Cualquier sistema o estructura mecánica tiene un número de frecuencias a la cual puede comenzar a vibrar muy fácilmente; estas frecuencias se denominan frecuencias naturales. La más baja de éstas, llamada frecuencia natural fundamental es, a menudo, la que se excita más fácilmente y la de mayor importancia. La resonancia sucede si un sistema está sujeto a una fuerza vibratoria o a un movimiento a alguna de sus frecuencias naturales; pueden ocurrir vibraciones grandes después, aún con señales de entrada pequeñas. Las frecuencias naturales de un sistema se pueden determinar fácilmente; si el sistema es flexionado y liberado, o si es golpeado, vibrará a una o más de sus frecuencias naturales. Sin embargo, para poder identificarlas, suele ser necesario que los dis-

2. VIBRACIONES

143

positivos concernientes estén desconectados, de manera que las frecuencias naturales no estén enmascaradas por las frecuencias de excitación. A menudo es útil unestroboscopio para propósitos de diagnóstico. Este aparato consiste en una luz que centellea con intervalos de tiempo preciso. La luz se apunta hacia la parte vibratoria y la frecuencia de centelleo se ajusta manualmente hasta que la parte vibratoria parece quedarse quieta; entonces se puede leer la frecuencia de la vibración en el instrumento. Después, cambiando ligeramente la frecuencia de centelleo, se puede observar la vibración en un movimiento lento aparente, para ver donde ocurren los movimientos mayores. Generalmente es mejor controlar la vibración en su fuente, porque esto evita problemas en todos los receptores potenciales. Sin embargo, en los casos en que solo es importante un número limitado de receptores y el control en la fuente(s) no es práctico, puede ser preferible el control en el receptor. La reducción o eliminación de las vibraciones en la fuente tiene que ver típicamente con mejorar el balance dinámico del equipo de rotación o de vaivén, con la sustitución de los dispositivos que causan mayor vibración, por los que causan menor vibración, por ejemplo, las bombas centrífugas por las bombas reciprocantes, o por medio del cambio de las velocidades de operación, para eliminar las condiciones de resonancia. La reducción de los efectos adversos de las vibraciones en el receptor tiene que ver casi siempre con la sustitución de artículos o procesos por otros menos sensibles a la vibración, o con la adición de rigidez o de masas, de manera inteligente, con el fin de eliminar la resonancia si es que está presente. Por lo regular, el medio menos costoso para el control de la vibraci ón resulta ser el aislamiento de lavibración. El aislamiento se derivacon la inserción deelementos suaves y flexibles en las trayectorias de propagación, para reducir las fuerzas y los movimientos transmitidos. A causa de la multitud de trayectorias que pueden iniciar en cualquier fuente y terminar en cualquier receptor, el aislamiento será mejor si se lleva a cabo cerca de la fuente o del receptor.

Aislamiento de la vibración en la fuente Los conceptos básicos del aislamiento de la vibración se pueden entender mejor con la ayuda del bosquejo esquemático de la figura 2-13, que muestra una máquina que genera una fuerza oscilatoria vertical de amplitud F, debida a un desbalance, sujeta rígidamente a una base, la cual en realidad puede ser una máquina, una cimentación, un bloque de inercia o el piso flotante de una construcción. Esta base, a su vez, está montada sobre una estructura de soporte a través de una serie de resortes.

144


La fuerza oscilatoria produce un movimiento por medio de la aceleración de la masa m, combinada, de la máquina y la base. Este movimiento de la base produce una compresión oscilatoria, y la extensión, de los resortes, superpuestos en la compresión estática debido al peso que soportan, lo cual, a su vez, hace que aumenten las fuerzas oscilatorias sobre el soporte.

Figura 2-13 Bosquejo conceptual del aislamiento de una fuente de vibración

F

Base

Máquina (fuente de vibración)

Resortes

Estructura de soporte

Si la fuerza varía lentamente, por ejemplo, a bajas frecuencias, entonces la inercia de la masa ofrece poca oposición al movimiento y la fuerza actúa esencial y directamente para comprimir los resortes. La masa de la base de la máquina, aquí, se mueve apenas lo suficiente para que la fuerza total del resorte se iguale con la fuerza aplicada externamente, como lo sería si la fuerza fuera aplicada estáticamente y, de esta manera, la fuerza completa aplicada se transmite a la estructura del soporte. Por otro lado, si la fuerza F varía rápidamente, por ejemplo, a frecuencias altas, la inercia de la masa se opondrá al movimiento hasta que el efecto de la inercia sea mucho mayor que la de los resortes; entonces los resortes se comprimen y se extienden muy poco y sólo las fuerzas resultantes de estas flexiones pequeñas se transmiten hacia la estructura del resorte. Se llama transmisibilidad T a la relación de la amplitud Fs de la fuerza total que ejercen los resortes sobre el soporte, que se supone que es rígida, con respecto a la amplitud F de la fuerza excitadora. La transmisibilidad también es igual a Fs/Fren donde Fs indica la amplitud de la fuerza oscilatoria que actúa sobre el soporte si la

145

2. VIBRACIONES

base está soportada elásticamente y Fr representa la fuerza oscilatoria correspondiente, que actúa sobre la estructura de soporte si la base está sujeta rígidamente a ella. De esta manera, la transmisibilidad indica también la reducción relativa de la fuerza transmitida hacia la estructura de soporte, y de su movimiento, que resulta de la inserción de los resortes de aislamiento. La eficiencia de aislamiento E, que está definida por: E=1-T Indica que la fracción de la fuerza excitadora está impedida para actuar sobre el soporte debido al empleo de los resortes o de elementos similares a ellos. Por ejemplo, si un sistema de aislamiento tiene una transmisibilidad de 0.05, la eficiencia del aislamiento será de 0.95, lo cual indica que el empleo de los aisladores reduce las vibraciones de la estructura de soporte en un 95%. Con el fin de obtener un benéfico razonable, los resortes u otros elementos elásticos, deben ser lo suficientemente suaves para que su rigidez K total sea menor de:

K max (lb in ) =

m( lb ) *f( 2)hz 40

En donde m representa la masa total de la máquina y la base (en libras) y f indica la frecuencia de alteración (en hertz) concerniente. Para resortes que tienen características de flexión de fuerzas en línea recta; la pendiente correspondiente a la rigidez K, por ejemplo, para los resortes de compresión de bobina de acero que no llegan a ser firmes a la flexión máxima esperada. Otra manera de especificar un sistema lo suficientemente suave, es utilizar la flexión estática de los resortes, esto es, la flexión bajo la carga estática compuesta de la máquina y la base, S (in) = m (lb)/K (lb/in)

40

Sean mayores que Smin (in) =

2

f

(hz )

Si los elementos elásticos satisfacen el requisito de rigidez máxima, o flexión estática mínima, se puede encontrar la transmisibilidad T y la eficiencia del aislamiento E por medio de: T = 1=− E

10 K (lb in ) K S min = 2 = mlb ( ) f *hz( ) K 4 maxs 4

146


Consideraciones prácticas Como es evidente en la expresión anterior, la frecuencia f de alteración más baja corresponde a la mayor transmisión de vibración. Por lo tanto, el sistema de aislamiento debe diseñarse para la frecuencia más baja de alteración. En general, la transmisión de la vibración puede reducirse de dos maneras: 1) Utilizando elementos elásticos más suaves reduciendo la rigidez total K ó 2) incrementando la masa soportada m. Debe señalarse que el empleo de resortes más suaves, más allá del requerimiento K < Kmax, conduce a una flexión estática mayor, pero prácticamente no produce cambios en el movimiento vibratorio de la base. A causa de que la flexión estática es proporcional a la masa soportada y que el movimiento de esa masa es inversamente proporcional a ella, el aumento de la misma tiene como resultado, un aumento de la flexión estática y una reducción del movimiento vibratorio de la máquina y la base. Es importante advertir que solo se puede lograr un aislamiento útil si los elementos elásticos (resortes) son considerablemente más suaves que la estructura de soporte; por ejemplo, sólo si los elementos elásticos se flexionan considerablemente más bajo una carga dada, que la estructura de soporte. De otra manera, la estructura de soporte proporciona la elasticidad predominante y los resortes sólo sirven, básicamente para transmitir las fuerzas hacia el soporte, sin atenuarlas. La selección de un sistema de aislamiento debe ser la causa de que la frecuencia f de excitación que es producida por una máquina, generalmente varía con su velocidad de rotación. Conforme la máquina es llevada a su velocidad o se disminuye su movimiento hasta detenerla, puede encontrarse una velocidad en la cual la frecuencia de excitación se iguale con la frecuencia natural de la máquina, en sus soportes elásticos. A esta velocidad, que puede estimarse, pueden ocurrir vibraciones intensas.

Nr = 188

K (lb in ) m (lb )

=

188

S (in )

Su magnitud depende de cuán rápidamente pase la máquina a través de su velocidad de resonancia y de las características de amortiguación del sistema de aislamiento. Si la máquina acelera o desacelera rápidamente, las vibraciones no tienen tiempo de formarse. Para las máquinas que aceleran o desaceleran lentamente, la magnitud de la vibración producida a la resonancia es inversamente proporcional a la amortiguación del sistema.

147

2. VIBRACIONES

Figura 2-14 Diagrama para la estimación de los requerimientos de un sistema de aislamiento

La figura 2-14 es una gráfica conveniente para la estimación de los parámetros principales del sistema de aislamiento que se necesitan para poder lograr una reducción de vibración o de transmisibilidad deseada. La línea punteada en la figura muestra el caso en donde existe una frecuencia de alteración de 3000 rpm, correspondiente a 50 hz, en la cual se desea reducir la vibración en un 99%, o sea, a 0.01 veces su valor srcinal. La gráfica muestra que aquí se necesita un valor para K/m de aproximadamente 2.5 (lb/in)/lb; de esta manera, para una masa de 2000lb se necesita una rigidez total de2.5 x 2000=5.000lb/in, por supuesto, una rigidez menor produciría un aislamiento mejor que el prescrito, mientras que una rigidez mayor daría como resultado uncorresponde mal aislamiento. puedeestátic ver también en la gráfica que0.4 a una K/m=2.5 (lb/in)/lb a unaSe flexión a de aproximadamente pulgadas y una frecuencia de resonancia de aproximadamente 300 rpm o 5 hz. La amortiguación se refiere a la capacidad de la estructura de un resorte para disipar la energía oscilatoria; una campana o un resorte de acero suenan (vibran) durante largo tiempo después de ser golpeados; esto es, se necesita un tiempo prolongado para disipar la energía vibratoria impartida a ellos. Por otro lado, una varilla de caucho o de corcho vibra sólo brevemente después de un impacto; la

148


energía de vibración se disipa rápidamente y de esta manera observamos que es amortiguada. Para las máquinas que aceleran o se detienen lentamente por la inercia, deben utilizarse elementos deaislamiento de materiales sumamenteamortiguados, por ejemplo, el caucho o el corcho, o deben agregarse dispositivos de disipación de energía, por ejemplo, almohadillas de fricción o amortiguadores, en paralelo con los miembros elásticos. En algunos casos puede ser suficiente la incorporación de empaquetaduras de fricción enmáquina los sistemas de aislamiento para limitar el recorrido de la base, conforme pasa la a través de la resonancia. Estas empaque-taduras de fricción pueden ser, por ejemplo, una forma de conos de caucho que van montados de manera que la base golpea contra ellos cuando su recorrido excede cierta cantidad determinada. Si la aceleración y el paro por medio de la inercia no son problema, entonces el tipo de material aislante y la configuración del mismo casi no importan; el único parámetro que cuenta es la rigidez total K en las condiciones de carga esperada y las frecuencias de operación. Para muchos elementos elásticos, sobre todo los resortes de metal, la rigidez es prácticamente independiente de la frecuencia y también de la carga dentro del rango de diseño de la misma. Sin embargo, cuando son importantes las vibraciones en más de una dirección, por ejemplo, en la dirección horizontal, así como en la vertical, debe proporcionarse la elasticidad apropiada para el aislamiento en todas las direcciones. En este caso deben emplearse resortes alineados y seleccionados adecuadamente, almohadillas de caucho de configuración especial o aislantes comerciales bien escogidos. A causa del efecto benéfico del aumento de masa en la base de la máquina, suele ser deseable montar varias máquinas sobre la misma base. De esta manera, la vibración transmitida desde cada máquina es atenuada por la base de la máquina y también por las masas de las demás máquinas. Si se espera que esta base común sea eficaz, no debe tener ninguna resonancia propia a la velocidad de operación, o cercana a ella, de todas las máquinas montadas en ella; idealmente su frecuencia fundamental de resonancia debe estar por encima de todas las frecuencias de operación. Esto implica que las bases deben ser tan rígidas como sea posible. Debe también ponerse especial cuidado en evitar las vibraciones excesivas de oscilación de las bases aisladas, para lo cual suele ser útil emplear bases anchas, de manera que los resortes actúen con brazos de momentos grandes. También es beneficioso, para las bases que soportan varias unidades, que tengan los resortes distribuidos de manera que " recojan" las cargas localmente, por ejemplo, resortes más rígidos, o menos espaciados junto a las unidades más pesadas y menos rígidos, o más espaciados cerca a las unidades más ligeras. En la práctica, generalmente se necesita tomar precauciones para evitar la transmisión de las vibraciones a través de las trayectorias que "puentean" a la base

2. VIBRACIONES

149

aislada. Para ello, es deseable, casi siempre, proporcionar secciones flexibles de tubería, de conductos portacables eléctricos, de cables y ductos entre las máquinas aisladas y los alrededores, que no están aislados. De manera semejante, los tornillos de fijación a través de los aisladores y los arreglos similares que sirven como trayectorias de "cortocircuito" de la vibración alrededor de los aisladores, deben retirarse o aislarse con camisas de caucho suave y con arandelas.

Aislamiento en dos etapas En el caso ilustrado en la figura 2-13 está implícita una conexión rígida entre la base y el equipo que soporta. Si en vez de esto se utilizan conexiones elásticas, por ejemplo, almohadillas de caucho o resortes, habrá dos etapas de aislamiento: una por debajo de la base y otra por encima de ella. Los sistemas de aislamiento en dos etapas proporcionan un incremento de aislamiento a frecuencias más altas, pero introducen resonancias adicionales al sistema, las cualespueden ocasionar fuerzas dinámicas y movimientos grandes. Es importante el diseño cuidadoso de los sistemas de aislamiento para evitar estos efectos potenciales adversos .

Amortiguación estructural Las vibraciones grandes que ocurren si cualquier sistema o estructura vibra asu frecuencia de resonancia, pueden reducirse de manera más adecuada por medio de la desintonización, cambio de la excitación o del sistema para evitar laoperación a la frecuencia de resonancia. Si no sepueden hacer estos cambios, ya sea porrazones de operación o a causa de que el sistema está sujeto a excitación de frecuencias múltiples o a causa de que pueda teneruna multitud de frecuencias de resonancia a frecuencias muy cercanas entre si, entonces el incremento de laamortiguación constituye esencialmente el único medio de obtener reducciones útiles en la vibración. En los tableros de metal delgado se puede obtener el incremento de amortiguación, por medio de capas de material de amortiguación viscoelástico, pegajoso, cauchoso, que puede colocarse sobre los tableros de metal por medio de aspersión, el aplanado, o con pegamento. En lasun placas gruesas de metal ode de concreto, o para las capa vigas,intermedia, a menudo en es útil emplear material viscoelástico amortiguación como una configuración de emparedado, con las capas exteriores de material estructural. Se requiere el diseño cuidadoso de estas configuraciones de emparedado amortiguadas, basadas en procedimientos muy conocidos, especializados y algo intrincados, si se desean que trabajen adecuadamente. En los casos donde las estructuras grandes vibran severamente, es útil a veces sujetar cajas llenas de arena o de algún otro material granuloso en los sitios en que

150


ocurren los mayores movimientos. La agitación de lo granos, y su "golpeteo" del uno contra el otro y contra los lados de la caja, extraen energía de la vibración reduciéndola de esta manera.

Absorbedores de vibración Los absorbedores de vibración, llamados a menudo absorbedores dinámicos o amortiguadores, son útiles, sobre todo, cuando el interés es una componente sencilla de frecuencia fija. Tal absorbedor consiste en una masa que se sujeta al sistema de vibración por medio de un resorte, de manera que los valores escogidos del resorte y de la masa produzcan una frecuencia de resonancia de este sistema de absorbedor, que coincida con la frecuencia de resonancia. Cuando se sujeta este sistema de masa-resorte a la base o a la envoltura de la máquina vibratoria o a la estructura vibratoria actúa reduciendo el movimiento vibratorio de la unidad a la cual está sujeto. El movimiento de la masa agregada es opuesto al de la estructura a la cual está fija; de esta manera, la masa hace que el resorte empuje hacia abajo sobre la estructura vibratoria, cuando esta última semueva hacia arriba, o viceversa. En un componente o estructura vibratoria que tiene sujeto un absorbedor, el producto de la masa del absorbedor y su amplitud de movimiento necesitan ser igual al producto de la masa del componente y su desplazamiento. De esta manera, los absorbedores de masas pequeñas necesitan operar sobre movimientos grandes; la oposición entre la masa y los movimientos del absorbedor es parte del proceso de diseño.

Control de choques La reducción de la severidad de choque, se obtiene mediante la utilización de aisladores, (muelles, amortiguamientos), que almacenan la energía en un primer instante, para devolverla al sistema con una constante de tiempo más larga. En cualquier problema de aislamiento de choques, hay que resaltar ciertos aspectos importantes: a) La reducción en la fuerza transmitida por el choque, solo se puede hacer seleccionando un amortiguador de deflexión, es decir, la energía tiene que ser disipada en un tiempo mucho más largo que el tiempo propio del impacto. b) Si la frecuencia de resonancia del sistema de aislamiento es elegida incorrectamente, el aislamiento puede amplificar los efectos del choque. Por ello se requiere que la frecuencia de resonancia del sistema de aislamiento, se encuentre lejos de todas las frecuencias de resonancia del equipo que desea ser aislado.

2. VIBRACIONES

151

c) Si el aislador posee unas características no lineales, el número de armónicos en el espectro de frecuencia de aislamiento, aumenta en forma considerable, complicando el mismo. En la tabla N° 6, se indican algunos tipos de aisladores, así como sus características más importantes.

Recomendaciones básicas •

Antes de montar un equipo o máquina generadora de vibraciones se debe realizar un estudio de anclaje y amortiguamiento del mismo.

•

Si la máquina o equipo está unido a otras estructuras, las uniones se harán mediante sistemas elásticos y absorbentes de energía, para evitar que las vibraciones se transmitan al resto de la estructura.

•

Se proveerá de un sistema de mantenimiento periódico del estado de equilibrio de las máquinas, con el fin de mantener el nivel de vibraciones en los niveles óptimos de funcionamiento.

•

En el caso de herramientas manuales, los elementos de sujeción dispondrán de los amortiguamientos adecuados, para disminuir el nivel de vibración.

•

Los asientos de los conductores, de todo tipo de automotores, tendrán los sistemas de amortiguamiento adecuado para que los niveles de vibración sean los más bajos posibles.

•

La elección de los niveles para cada tipo de evaluación, se efectuará con base al tipo de trabajo, de manera que en ningún caso, se sobrepasen los niveles de riesgo para la seguridad y salud.

En los casos en que se requiera disminuir el tiempo de exposición a vibraciones, deberá distribuirse el tiempo de trabajo a lo largo de la jornada, con el mayor número de descansos.

152

Material


Rango de Frecuencias frecuenóptimas cia

Amortiguamiento

Limitaciones Buena transmisibilidad y selección

Observaciones

Muelles metálicos

Todas

Bajas

Muy bajo 0.1% del crítico

Muelles helicoidales de tensión

Todas

Bajas

Muy bajo

Pequeñas aplicaciones

Muelles planos

Bajas

Bajas

Bueno

Limitado a aplicaciones específicas

Caucho: (1) Cizalla (2) Compr esión (3) Cizalla compre sión

Depende de la composici ón y dureza

Altas

Se incrementa con la dureza

Corcho

Depende de la densidad

Altas

Bajo (6%) del crítico

Límite práctico en la mínima frecuencia

Fácil montaje y selección

Altamente comprimible

natural.

Fieltro

Depende de la densidad

Esponja de caucho

Bajas

Malla de acero

Altas por encima de los 40 hz

Bajas

Alto

Límite práctico en la mínima frecuencia natural

½” a 1” de grosor

Bueno

Baja rigidez con alta compresión

Usado en forma de módulos

Bueno a alto

Limitado por la capacidad de carga

Usado en forma de relleno

2. VIBRACIONES

153

Bibliografía

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Presiones anormales

3

3

Introducción

La presión atmosférica con laen altura. Los problemas fisiológicos por la disminución de presióndecrece atmosférica las alturas son de dos clases, pero interrelacionadas: menor número de moléculas deoxígeno por unidad devolumen y presión parcial de oxígeno más baja. La capacidad de trabajo depende de la oxidación de los alimentos para procurar energía para los músculos. Una cantidad dada de trabajo, realizado en clima de altura, requiere la misma cantidad de oxígeno que si se efectúa al nivel del mar; además, las moléculas de oxigeno deben afluir continuamente a la célula muscular si se ha de mantener el trabajo. Sin embargo, la afluencia de oxígeno de la atmósfera a los tejidos sólo es posible si hay una diferencia de presión suficiente para superar la resistencia. Tres factores intervienen en la determinación cuantitativa y cualitativa de la capacidad de trabajo en climas de altura: a) La altura en sí b) La duración de la exposición c) Los factores individuales, entre ellos estado de salud y aunque hasta ahora indefinido, la capacidad fisiológica de adaptación, que da srcen a amplías variaciones en la facilidad y grado de adaptación.

156


La medicina deportiva posee grandes estudios sobre la variación de la capacidad física, sobre todo la disminución de la resistencia a un esfuerzo prolongado. En la literatura Universal sobre alpinismo se encuentran obras tales como La ascensión al Everest de Sir Edmund Hillary y Annapurna primeros 8000 de Maurice Herzog en las cuales se relatan por parte de los protagonistas las dificultades encontradas por exposición a presión atmosférica decreciente. Los buceadores, manteniendo la respiración y utilizando dispositivos primitivos tales como vejigas y gafas, actuaron como nadadores de combate a través de la antigüedad, por ejemplo, los urinatores romanos, y hoy son empleados en diferentes partes del mundo, para recoger del fondo del mar alimentos, perlas, corales, conchas. Varios métodos se utilizan para ayudar en el ascenso y descenso de los buceadores y para incrementar el radio de acción y el tiempo utilizable en el fondo; las buceadoras japonesas y coreanas (amas) generalmente descienden a profundidades de 18 metros y permanecen allí durante 60 segundos. Un mejor conocimiento de la física de gases a presión y el desarrollo de los compresores capaces de bombear volúmenes de aire adecuados han conducido al proyecto de diversas formas de equipo de buceo que permiten permanencias más largas bajo el agua y alcanzar mayores profundidades. El día 17 de diciembre de 1994 en Key Largo (Florida), el cubano Francisco Ferreras, logró descender a una profundidad de 127.1 metros, es decir, igual longitud que un edificio de 42 pisos, bajo la superficie marina, siendo nuevo record mundial en el llamado buceo apnea. Como no existen actualmente, límites máximos permisibles para trabajos en altura o en profundidad, ya que la resistencia es individual, se analiza este tema de presiones anormales desde el punto de vista fisiológico, presentando para su estudio y análisis los capítulos de "Fisiología de aviación, de grandes alturas y del espacio" y "Fisiología del buceo profundo y otras operaciones a presiones altas" de la quinta edición del Tratado de Fisiología Médicade Arthur C. Guyton. Ciertos valores implican desarrollar el rt abajo en condiciones de presión atmosférica muy diferentes de la presión normal que existe al nivel del mar. Los aviadores están sometidos durante el vuelo a una presión desminuida; los buzos deben trabajar con presiones elevadas. Estas presiones diferentes de la normal, imponen una carga sobre el organismo de los trabajadores y pueden afectarlos en especial, cuando no han sido entrenados ni se ha tenido una aclimatación o adaptación al nuevo ambiente.

3. PRESIONES ANORMALES

157

Se sabe que los mineros que trabajan en minas situadas a grandes altitudes sufren la falta de oxígeno, trastornos y enfermedades tales como neuralgia, aeroembolísmo, aerodontalgía, aerotitis y aerosinusitis. Así mismo se ha afirmado que el mayor esfuerzo respiratorio impuesto por las atmósferas enrarecidas, aumenta la inhalación de partículas de polvo e intensifica los riesgos de silicosis. Las presiones atmosféricas más altas encontradas en minas profundas pueden también tener un efecto definido, aunque no pronunciado en los trabajadores. Condiciones normales

El aire normal tiene una composición constante, hasta alturas del orden de los 20.000 metros. El contenido de oxígeno en el aire es de 20.95 %; el resto, 79.05 % está constituido por nitrógeno, vapor de agua, bióxido de carbono y otros gases. A nivel del mar existe una presión barométrica de 760 mm Hg. (Milímetros de mercurio) y la presión parcial de los gases componentes, es la siguiente a dicho nivel: Oxígeno: ( 20.95 % ) X ( 760 mm Hg ) = 159.22 mm Hg. Nitrógeno, etc: (79.05 %) X (760 mm Hg) = 600.78 mm Hg. La presión atmosférica disminuye a medida que aumenta la altitud, a una altura de 5.000 metros la presión desciende aproximadamente a la mitad de dicho valor, a los 10.000 metros la cuarta parte; a los 15.000 a la octava. La presión parcial de oxígeno, decrece en proporción a la presión atmosférica. Por medio de la inhalación del aire se lleva oxígeno hasta los pulmones; a nivel de la membrana alveolar el oxígeno se combina con la hemoglobina y, de esa forma, se transporta hasta los tejidos donde es utilizado por el metabolismo de las células activas. En ambos procesos, tanto en los pulmones como en los tejidos, la efectividad depende primordialmente de la presión parcial del oxígeno en el aire inhalado y en la sangre, respectivamente. También depende de la solubilidad de los gases. del oxígeno disuelto es proporcional a la presión parcial del gasLa enconcentración la mezcla inhalada. De manera simultánea, el bióxido de carbono desprendido de los tejidos, se transporta en la sangre y se libera por los pulmones. Tanto el oxígeno como el bióxido de carbono se consideran como gases químicamente “activos”. El equilibrio de la reacción depende en parte de la concentración del gas y en parte de la catálisis, efectuada por las enzimas para lograr una activación del oxígeno y del bióxido de carbono gaseosos.

158


En el aire también se presentan gases "inertes" (a diferencia de los químicamente activos), que son el nitrógeno, el argón, el criptón, etc. y se estima que su comportamiento es puramente físico. Efectos de la presión atmosférica reducida

Conforme el hombre ha ascendido a alturas cada vez mayores, se hace necesario entender los efectos de la altura y de la disminución de las presiones de los gases del ambiente sobre el cuerpo humano. En el cuadro adjunto se muestran las presiones a diferentes alturas. La disminución de la presión barométrica es la causa básica de todos los problemas de hipoxia en la fisiología de las grandes alturas, pues cada vez que disminuye la presión barométrica lo hace proporcionalmente la presión de oxígeno, permaneciendo esta en todas las ocasiones ligeramente menor del 21% de la presión barométrica total. En el cuadro se ve que la presión parcial del oxígeno (pO ) en el aire seco a nivel del mar es, aproximadamente, de 159 mm Hg., aun cuando puede disminuir hasta 10 mm Hg, cuando hay mucho vapor de agua en el aire. La presión parcial 2

de metros es de18aproximadamente 110 mm Hg; a 6.000 metros, 73 oxígeno mm Hg. ay 3.000 a 15.000 metros, mm Hg. Presiones de oxígeno alveolar a diferentes alturas

Cuando la presión de oxígeno en la atmósfera disminuye con la altura, debe esperarse una disminución del oxígeno alveolar. En alturas bajas la presión parcial del oxígeno alveolar no disminuye tanto como la presión de oxígeno en la atmósfera, porque el aumento de la ventilación pulmonar ayuda a compensar la disminución del oxígeno atmosférico. Pero a grandes alturas la presión del oxígeno alveolar disminuye más todavía que la presión del oxígeno atmosférico. Efectos de presiones atmosféricas bajas sobre la concentración de gases alveolares y sobre la saturación de oxígeno arterial.

RESPIRANDO AIRE

Altura (m) 0 3.000 6.000 9.000 12.000 15.000

Presión barométrica (mm Hg) 76

0 523 349 226 14 1 87

RESPIRANDO OXÍGENO PURO

pO2 en aire (mm Hg)

pCO2 alveolar (mm Hg)

pO2 alveolar (mm Hg)

159 110 73 47 29 18

40 36 24 24 24 24

104 67 40 21 8 1

Saturación de oxígeno arterial 97 90 70 20

pCO2 alveolar (mm Hg) 40

40 40 40 5 1

36 24

Contenido de oxígeno del aire a diferentes alturas

pO2 alveolar (mm Hg)

Saturación de O2 arterial (%)

673 436 262 139 58 16

100 100 100 99 87 15

160


Efecto del bióxido de carbono y del vapor de agua sobre el oxígeno alveolar. Aún a gran altura, la sangre pulmonar sigue excretando continuamente bióxido de carbono a los alvéolos. Asi mismo, se evapora agua hacia el espacio alveolar, desde las superficies respiratorias. Por lo tanto, estos dos gases diluyen el oxígeno y el nitrógeno que se encuentran en los alvéolos, disminuyendo la concentración de oxígeno. La presencia de bióxido de carbono y vapor de agua en los alvéolos cobra gran importancia en los lugares elevados, porque la presión barométrica total desciende considerablemente, en tanto que las presiones de bióxido de carbono y vapor de agua casi no cambian. La presión del vapor de agua sigue siendo de 47 mm de Hg. mientras la temperatura corporal sea normal, cualquiera que sea la altura; y la presión de bióxido de carbono solo desciende de 40 mm de Hg. a nivel del mar a unos 24 mm de Hg. a grandes alturas y ello solo porque aumenta la ventilación. Es necesario analizar de qué manera las presiones de estos dos gases modifican el espacio disponible para el oxígeno. Supongamos que la presión barométrica total desciende hasta 100 mm de Hg.; de este total, 47 mm de Hg. deben corresponder a vapor de agua, lo que deja solamente 53 mm de Hg. para todos los demás gases. En condiciones de exposición aguda a una gran altura, 24 de los 53 mm de Hg. deben ser bióxido de carbono, lo que deja disponible 29 mm de Hg. solamente. Si el organismo no consumiera oxígeno, una quinta parte de estos 29 mm de Hg. serían de oxígeno y cuatro quintas partes serían de nitrógeno; O sea, la presión de oxígeno alveolar sería de 6 mm de Hg. Pero como en este momento los tejidos del sujeto estarían prácticamente en anoxia total, con lo cual aún esta pequeñísima cantidad de oxígeno pasaría a la sangre, no quedaría más de 1 mm de Hg. en los alvéolos. Por lo tanto, a una presión atmosférica de 100 mm de Hg., es imposible que una persona sobreviva respirando aire. Las condiciones cambian mucho si la persona respira oxígeno puro, como se vera más tarde. Para calcular la presión de oxígeno alveolar se puede utilizar la siguiente fórmula pO2 Alveolar =

En donde

Pa − pCO2 − 47

5

− pO2 ABS

161


PA = Presión atmosférica 47 = Cifra que corresponde al valor de la presión del vapor de agua pO BS = Disminución de presión de oxígeno que corresponde a la absorción de este gas por la sangre 2

En el cuadro anterior se presentaba la pO alveolar a distintas alturas, cuando se respira aire y cuando se respira oxígeno puro. Cuando respira aire, la pO alveolar es de 104 mm de Hg. a nivel del mar; 67 mm de Hg. a 3000 metros y de 1 mm de Hg. a 15000 metros. 2

2

Saturación de la hemoglobina con oxígeno a distintas alturas

En la figura No. 1 se muestra la saturación arterial de oxígeno a distintas alturas, cuando el sujeto respira aire y cuando respira oxígeno, y en el cuadro anterior aparecen las saturaciones por 100. Hasta un nivel de aproximadamente 3000 metros, aún respirando aire, la saturación arterial de oxígeno sigue siendo de 90 por 100 cuando menos. Pero por encima de 3000 metros, esta cifra desciende progresivamente, como se muestra en la parte izquierda de la figura, hasta ser de 70 por 100 tan solo a 6000 metros y todavía menor a alturas mayores. Figura 1 Efecto de la presión atmosférica baja sobre la saturación de oxígeno respirando aire y respirando oxígeno puro

Respiración de oxígeno duro 100 o n e g i x o e d l a i r e t r a n ió c a r u t a S

Respiración de aire

90 ) 0 80 0 1 r o p (

70 60

50 0

3

6 9 Altura (en miles de metros)

12

15

162


Efectos de respirar oxigenopuro sobre los valores alveolares de po2 a diferentes alturas

Si se observa el cuadro anterior cuando una persona respira aire a 9000 metros, su pO alveolar solo es de 21 mm de Hg., aunque la presión barométrica solo sea de 226 mm de Hg. Esta diferencia depende fundamentalmente de que gran parte 2

de su la aire alveolar nitrógeno. Pero si elocupado sujeto en de aireserá respira oxígeno puro, mayor parteesdel espacio alveolar porlugar nitrógeno ocupado por el oxígeno. A 10000 metros de altura el aviador puede teóricamente tener una presión de oxígeno de 139 mm de Hg. en lugar de 21 mm de Hg. que tiene cuando respira aire. La segunda curva de la figura 1 ilustra la saturación de oxígeno arterial a diferentes alturas cuando se respira oxígeno puro. Se observa que la saturación permanece arriba de 90 por 100 hasta que se asciende aproximadamente 12000 metros; después desciende rápidamente hasta cerca de 50 por 100 alrededor de los 14000 metros. Si se comparan las dos curvas de saturación de oxígeno arterial es evidente que una persona que respira oxígeno puro puede ascender a mayores alturas que la que no respira oxígeno. Por ejemplo: la saturación arterial a unos 14000 m cuando se respira oxígeno es aproximadamente de 50 por 100, equivalente a la saturación de oxígeno arterial a 7000 cuandono se respira oxígeno. Como un individuo puede permanecer consciente hasta que la saturación de oxígeno arterial descienda a 40 o 50 por 100, el techo para unaviador sin presión controlada cuando respira aire es de aproximadamente 7000 m y cuando respira oxígeno puro será aproximadamente 14000 m siempre que el equipo de oxígeno trabaje perfectamente. El efecto de la enfermedad de las alturas

Como lo plantea el doctor Charles Houston, médico fisiólogo, dependiendo de la altura sobre el nivel del mar se puede resumir un espectro de esta enfermedad: • Entre 2.348 y 2.743 metros sobre el nivel del mar se presenta la enfermedad de montaña aguda que afecta entre el 15 y el 17% de la gente que llega a esa altura o alturas mayores muy rápidamente. Se caracteriza por dolor de cabeza, fatiga, respiración corta, perturbación del sueño y algunas veces náuseas. La enfermedad raramente requiere de otro tratamiento diferente a descender. • Entre 2.743 y 3.048 metros sobre el nivel del mar: edema pulmonar de altitudes mayores, rutinariamente ocurre por encima de 2.743, aunque ésta afecta algunas personas a altitudes menores. Los síntomas incluyen respiración corta, tos


163

severa, esputo teñido de sangre, dolor de cabeza, letargo y fiebre suave usualmente desarrollada después de 36 o 72 horas en esa altitud. • Entre 3.048 y 3.353 metros sobre el nivel del mar: edema cerebral de altitudes mayores; puede ocurrir a 2.743 pero es mucho más común por encima de 3.048. Se caracteriza por confusión mental, alucinaciones y caminado tambaleante de embriaguez; este edema frecuentemente se desarrolla en las 36 horas después de alcanzar esta altitud. • 3.658 metros sobre el nivel del mar: enfermedad crónica de montaña; afecta a la gente que pierde su tolerancia a altitudes mayores o quienes no logran aclimatarse. Se caracteriza por fatiga, dolor de pecho, asi como por, incremento de las células rojas de la sangre y algunas veces, falla del corazón. La enfermedad crónica puede ser aliviada por descenso al nivel del mar. Algunos efectos físicos de la hipoxia

• En el cerebro. En alturas, el flujo de la sangre al cerebro se incrementa creando una acumulación del fluido. La presión resultante puede conducir a dolor de cabeza y alteración de la conciencia. • En los riñones. Disminución de los niveles de dióxido de carbono, causado por hiperventilación más alcalina. Los riñones luego remueven el bicarbonato, una base (álcali) volviendo la sangre a su pH normal. • En la sangre. En alturas, una hormona (la eritropoietina), estimula la producción de células rojas de la sangre. Cantidades excesivas de células rojas dificultan el flujo de óxido al tejido y causa embolias (coágulos). • En los ojos. A altitudes sobre 4.572 metros, las venas y arterias en la retina pueden doblar su tamaño, y pequeñas hemorragias, pueden ocurrir. • En los alvéolos. Como resultado de la hipoxia, se acumulan fluidos en las membranas de los alvéolos. Con el tiempo los fluidos se pueden filtrar entre los alvéolos, previniendo la entrada de oxígeno y causando ahogo a la persona. • En las células. La altitud también causa fallas en la bomba de sodio (Na) de las células, por la pérdida de excesivas cantidades de potasio, perturbando su balance de agua y generando edema (hinchazón). Probablemente el primer efecto de la hipoxia sobre las funciones corporales sea la disminución de la agudeza visual nocturna. La cantidad de luz que un aviador necesita para ver a su alrededor precisa ser aumentada aproximadamente 23 % por arriba de lo normal a 1.500 metros de altura, 59 % a 3.000 metros y 140 %

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a 5.000 metros. Así, la más ligera disminución en la saturación de oxígeno en la sangre arterial deprime la función de los bastoncillos en la retina. La intensidad de la ventilación pulmonar no suele aumentar suficientemente hasta que alcanza una elevación de aproximadamente 2.500 metros. A esta altura, la saturación de oxígeno arterial habrá descendido hasta aproximadamente 93 por 100, en donde los quimiorreceptores empiezan a reaccionar en forma significativa. Por arriba de 2.500 m, el mecanismo estimulador de los quimiorreceptores aumenta progresivamente la ventilación, hasta que sealcanzan aproximadamente 5.000 a 6.000 m, en cuya elevación habrá alcanzado un máximo de aproximadamente 65 por 100 arriba de lo normal.Una mayor altura no activará más los quimiorreceptores. Otros efectos de la hipoxia que comienzan a una altura de aproximadamente 3.600 m, son: somnolencia, astenia, cefalea, fatiga mental y muchas veces, un estado eufórico. La mayor parte de estos síntomas aumentan en intensidad a mayores alturas, el dolor de cabeza se hace especialmente molesto y los síntomas cerebrales en ocasiones progresan hasta temblores o convulsiones, terminando en coma, en la persona no aclimatada aproximadamente a los 7.000 metros. Uno de los efectos más importantes de la hipoxia es la disminución de la capacidad mental, con reducción de juicio, memoria y ejecución de movimientos motores. Estas suelen ser normales por completo hasta aproximadamente 2.700 m y por cortos períodos son normales a una altura de 5.000 m; pero si se queda expuesto a la hipoxia por largo tiempo, su destreza mental medida por tiempos de reacción, escritura a mano y otras pruebas psicológicas, puede disminuir hasta 80% debajo de la normal a alturas tan bajas como 3.300 m. Si se permanece a 5.000 m por una hora, la habilidad mental habrá bajado hasta aproximadamente 50% de lo normal y después de 18 horas en esta altura, hasta aproximadamente 20% debajo de lo normal. Cuando un individuo desarrolla hipoxia intensa - es decir, el estado de coma -, el centro respiratorio suele deprimirse frecuentemente después de unos cuantos minutos debido a déficit metabólico de las células neuronales. Esto contrarresta el efecto estimulador del mecanismo quimiorreceptor y la respiración, en lugar de aumentar, disminuye rápidamente, hasta que cesa. En ocasiones, el aviador que ha estado volando a considerable altura con equipo especial de oxígeno o en cabina presurizada queda bruscamente desprovisto del aporte de oxígeno o se descomprime la cabina. La presión de oxígeno en sus alvéolos alcaza en pocos segundos, bajos valores; pero debido a la reserva de oxígeno en sus líquidos corporales (combinado con la hemoglobina y con otros transportadores de oxígeno a los tejidos) pasa un breve tiempo antes que el organismo empiece a sufrir los resultados de la pérdida de oxígeno.

165


La figura No. 2 ilustra gráficamente el período que debe pasar antes que el aviador presente comienzos de pérdida del conocimiento y se produzca el coma. Figura 2 Tiempo de exposición a concentraciones bajas de oxígeno necesarias para causar pérdida de conocimiento o coma. (Según Amstrong: Principles and Practice of Aviation Medicine. The Williams and Wilkins Co., 1943) 13 12 )s 11.5 o r t e m 10 e d s e 9 n o lli (m 8.5 a r u tl A 8

Tiempo para el coma

7 Tiempo para que comience el colapso 6.5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Tiempo (minutos)

Se observa que a 11.000 m la disminución del conocimiento comienza en aproximadamente 30 segundos y el coma se produce en aproximadamente un minuto, mientras que a 8.500 m la disminución comienza en aproximadamente un minuto y el coma en aproximadamente tres minutos. Aclimatación a presión baja

La mejor forma de asegurar la aclimatación es el ascenso lento. En verdad, los impacientes se vuelven probablemente, más pacientes. Es una buena regla no ascender más de 610 metros por día cuando se está sobre 2.134 metros sobre el nivel del mar y escalar a una velocidad bien tolerada por los miembros más vulnerables del grupo. Si los síntomas persisten, tomar un día de descanso o descender unas pocas decenas de metros en la noche. La altitud a la cual uno duerme es más importante que la alcanzada durante el día. También es importante tomar más agua que al nivel del mar para compensar la pérdida de fluidos debida a la sobre respiración.

166


Evitar el ejercicio arduo por uno o dos días es útil. Ingerir más sal que usualmente, tiende a causar retención de agua, quizás suficiente para disparar la enfermedad de las alturas. Si una persona asciende a grandes alturas durante varios días, semanas o años, gradualmente se aclimatará a la baja presión de oxígeno, de manera que ésta provocará cada vez menores efectos deletéreos en su organismo, haciendo también posible realizar más trabajo, o ascender a alturas cada vez mayores. Los cinco principales medios gracias a los cuales se logra la aclimatación son los siguientes: • • • • •

Aumentando la ventilación pulmonar Aumentando la hemoglobina de la sangre Elevando la capacidad difusora de los pulmones Incrementando la riqueza vascular de los tejidos Aumentando la capacidad de las células para utilizar oxígeno a pesar de una presión de oxígeno baja. Aumento de la ventilación pulmonar

Por exposición inmediata a presión de oxígeno baja, la estimulación hipóxica de los quimiorreceptores aumenta la ventilación alveolar hasta un máximo de aproximadamente 65 %. Esta es una compensación inmediata para la gran altura y ella sola permite al individuo elevarse unos miles de metros más de lo que sería posible sin dicho aumento. Si permanece a gran altura durante varios días, su ventilación gradualmente aumenta de cinco a siete veces la normal. La causa básica para ello es la siguiente: 65% de aumento inmediato en la ventilación pulmonar, al elevarse a grandes alturas elimina grandes cantidades de bióxido de carbono, reduciendo la presión del CO y aumentando el pH de los líquidos corporales. Ambos cambios inhiben el centro respiratorio, en oposición a la estimulación de la hipoxia. Sin embargo, entre los tres a cinco días siguientes, esta inhibición desaparece, permitiendo que el cen2

tro respiratorio vuelva a los estímulos los quimiorreceptores srcinados por alaresponder hipoxia; laenérgicamente ventilación aumenta de cincode a siete veces. La causa de esta desaparición de la inhibición se desconoce, pero hay datos en el sentido de que podría deberse a disminución del ión bicarbonato en el líquido cefalorraquídeo, y quizá también en el tejido cerebral; esto tendría por consecuencia una disminución del pH.


167

Aumento en la hemoglobina durante la aclimatación

La hipoxia es el estímulo principal que aumenta la producción de glóbulos rojos. Generalmente, en la aclimatación completa al poco oxígeno, el hematocrito aumenta del valor normal, con un promedio de aumento en la concentración de hemoglobina del valor normal. el volumencirculante. sanguíneo también aumenta, resultando en un aumento totalAdemás, de la hemoglobina Por desgracia, los aumentos de la concentración de la hemoglobina y del volumen sanguíneo son muy lentos, y casi no se manifiestan antes de dos o tres semanas; alcanzan la mitad de su valor en cosa de un mes y tardan muchos meses en instalarse por completo. Capacidad de difusión aumentada durantela aclimatación

Parte del incremento probablemente se deba a un volumen netamente aumentado de sangre capilar pulmonar, que dilata los capilares y aumenta la superficie a través de la cual puede difundir el oxígeno hacía la sangre. Otra parte depende con toda probabilidad de un incremento de volumen pulmonar que posiblemente aumente el área de la superficie de la membrana alveolar. Una parte final resulta de un aumento de la presión arterial pulmonar; esto impulsa sangre en un número de capilares alveolares mayor del normal, especialmente en las partes altas de los pulmones, que están mal irrigadas en condiciones usuales. Vascularizaciónaumentada

El gasto cardíaco frecuentemente aumenta entre el 20 a 30 % inmediatamente después que un individuo se eleva a gran altura, pero el gasto cardíaco suele bajar nuevamente a sus valores normales en pocos días. Mientras tanto, el flujo sanguíneo en ciertos órganos como piel y riñones disminuye mientras aumenta a través de músculos, corazón, cerebro y otros órganos que normalmente requieren grandes cantidades de oxígeno. Estudios histológicos en animales expuestos a bajos nivelesde delos oxígeno largo(aumentan tiempo demuestran aumentoydesulatamaño). vascularización tejidosdurante hipóxicos el númerogran de capilares Aclimatación celular

En el hombre y en animales nacidos a grandes alturas (entre 4.500 a 5.000) m, las mitocondrias y algunos sistemas enzimáticos oxidativos de las células son más

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ricos que en los habitantes a nivel del mar. Por lo tanto, se cree que estas personas y animales pueden utilizar el oxígeno de manera más eficaz que los seres que viven a nivel del mar. Aclimatación natural de personas nacidas agrandes alturas

Muchas personas nacidas en los Andes y en los Himalayas viven en alturas mayores a 4.000 m. Un grupo en los Andes Peruanos viven en realidad a una altura de 5.300 m y trabajan en una mina a una altura de 5.800 m. Las dimensiones del tórax, en especial, están particularmente aumentadas, mientras que el volumen corporal está algo disminuido, dando una elevada proporción entre capacidad de ventilación y masa corporal. Además, sus corazones y en particular la parte derecha que proporciona una presión arterial pulmonar elevada para impulsar sangre a través de un sistema capilar pulmonar dilatado, son mucho mayores que en los corazones de personas de tierra baja. El aporte de oxígeno de la sangre a los tejidos, es mucho más fluido en estos habitantes de las grandes alturas. Capacidad de trabajo a grandes alturas;efecto de la aclimatación

Para dar una idea de la importancia de la aclimatación en la capacidad de trabajo, considérese esto: la capacidad de trabajo en porcentaje del máximo a nivel del mar para una persona normal a una altura de 5180 m, son las siguientes: Tipo de aclimatación Tipo de aclimatación

Porcentaje

No aclimatadas

50

Aclimatadas durante dos meses

68

Nativos que viven a 4.100 metros pero que trabajan a 5.180 metros

87


169

Por lo tanto, los nativos aclimatados naturalmente, pueden lograr un trabajo diario, incluso a estas grandes alturas, casi igual al de una persona normal a nivel del mar. Para poner más de relieve la importancia de la aclimatación natural de los nativos, los sherpas del Himalaya, probablemente pueden sobrevivir sin oxígeno durante varias horas en alturas tan grandes como el monte Everest, más de 8,800 m. Mal de montaña crónico

Una persona que vive demasiado tiempo a grandes alturas, a veces presenta mal de montaña crónico con los siguientes efectos: • La masa de glóbulos rojos y el valor hematocrito se vuelven excepcionalmente altos. • La presión en la arteria pulmonar aumenta más todavía que el aumento normal que tiene lugar durante la aclimatación. • El corazón derecho se dilata mucho. • La presión arterial periférica empieza a caer. • Viene insuficiencia congestiva. • Es frecuente la muerte, a menos que la persona sea bajada a menor altura. Efectos de la descompresión a grandes alturas Enfermedad por descompresión

Una rápida disminución de la presión barométrica puede lesionar directamente el organismo provocando la formación de burbujas de gas en los líquidos corporales. Pueden ocurrir todos los grados de lesión, variando desde el dolor leve hasta la muerte. Este estado suele llamarse enfermedad por descompresión; en ocasiones también disbarismo. La causa habitual por descompresión en aviación es un ascenso rápido en un avión cuya cabina no tiene atmósfera comprimida, por ejemplo, a más de 8.000 o 9.000 m en pocos minutos. Los ascensos más lentos rara vez producen este cuadro. Descompresión súbita

En forma experimental se ha descomprimido bruscamente a sujetos humanos desde la presión a nivel del mar hasta presiones barométricas correspondientes a alturas superiores a 15.000 m. Casi no se produce daño resultante de la variación brusca de presión.

170


Ebullición de los liquidos del cuerpo

La presión barométrica cae a 47 mm Hg. a una altura de aproximadamente 19.000 m. Por consiguiente, si un aviador queda sujeto a presiones por arriba de esta altura, la presión total alveolar será menor que la presión de vapor de agua en los alvéolos. En consecuencia, el agua en los alvéolos hervirá inmediatamente. También aparecerán burbujas de vapor de agua en todos los líquidos del cuerpo. Enfermedades profesionales

La silicosis es la enfermedad profesional más corriente en las regiones montañosas; es también la que más incapacita, dado que afecta los pulmones. En los climas de altura, la silicosis aparece antes y se desarrolla más rápidamente que al nivel del mar, comenzando a menudo entre los dos y cinco años de exposición. Dos factores parecen ser la causa: a) mayor ventilación pulmonar y mayor capacidad funcional y residual de los pulmones, lo que produce una mayor cantidad de polvo en contacto con la membrana alveolar. b) una clara tendencia en la altura para desarrollar tejido fibrótico. Diagnosis y gradación de compensación son problemas mayores en la altura. En la placa de rayos X, el mayor volumen de sangre pulmonar da sombras que podrían ser erróneamente interpretadas como silicosis o modificar la gradación. Además, la fibrosis no localizada, no vista con rayos X, parece común y produce mayor incapacidad. Hasta ahora la clasificación internacional O.I.T. de radiografías de neumoconiosis ha sido utilizada para la gradación, pero deben adoptarse nuevos criterios. Se ha señalado una combinación de silicosis y mal crónico de montaña, aunque es muy difícil determinar la enfermedad, dado que ambos componentes producen el mismo cuadro fisiológico. Medidas preventivas

Se recomiendan los reconocimientos médicos previos al ingreso para los trabajadores que han de prestar servicio en climas de gran altura. Las enfermedades cardiovasculares o pulmonares, así como la hipertensión, deben considerarse como contraindicaciones. Al llegar al clima de altura debe concederse cierto tiempo de aclimatación y restablecer vigilancia médica que permita tratar con rapidez cualquier reacción patológica.

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Efectos de la presión atmosférica elevada

Cuando una persona desciende bajo el mar o cuando se labora en cajones con aire a presión, excavando túneles debajo de ríos o en cualquier otro lado, a menudo tienen que trabajar bajo presiones altas para prevenir derrumbamientos, la presión a su alrededor aumenta considerablemente. Para evitar que sus pulmones sufran colapso, debe administrarse aire a presiones altas, la cual expone la sangre pulmonar a presiones gaseosas alveolares extremadamente altas. Más allá de ciertos límites estas presiones pueden causar grandes alteraciones en la fisiología del cuerpo humano. Relación entre profundidad marina y presión

Una columna de agua dulce de 10 m (algo menor si es agua de mar) ejerce la misma presión que toda la atmósfera sobre la tierra. Así pues, una persona a 11 m bajo la superficie del agua estará expuesta a presión de dos atmósferas: una atmósfera de presión causada por el aire sobre el agua y otra por el peso de agua misma. A 22 m de profundidad la presión será de 3 atmósferas y así en adelante, según la tabla que se presenta a continuación: Profundidad en metros

Atmósferas

Nivel de mar

1

11

2

22

3

30

4

40

5

50

6

60

7

90

10

120

13

250

16

Otro efecto importante de la profundidad es la compresión de los gases a volúmenes cada vez menores. Si se tiene una campana a nivel del mar conteniendo un litro de aire, a 11 m bajo el mar, donde la presión es de dos atmósferas, el volumen ha sido comprimido a solamente medio litro.A 30 m de profundidad a un cuarto de litro y a 70 m de profundidad el volumen se ha comprimido a un octavo de litro. Esto tiene un efecto importante en buceo, puesto que puede ser causa de que las cavidades aéreas del cuerpo del buceador, incluyendo los pulmones, se vuelvan tan pequeñas que sufran grave daño. Muchas veces es necesario referirse a volumen actual y volumen a nivel del mar. Por ejemplo se podría hablar del volumen actual de un litro a 90 m de profundidad, siendo esta la misma cantidad de 10 litros a nivel del mar.

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Efectos de presiones gaseosas parciales elevadas en el cuerpo

Los tres gases a los cuales queda normalmente expuesto un buzo que respira aire son: oxígeno, nitrógeno y bióxido de carbono. Sin embargo, a menudo se usa helio en lugar de nitrógeno; deberán ser considerados los efectos que produce este gas a presiones altas. Narcosis a altas presiones de nitrógeno

Aproximadamente cuatro quintas partes del aire son nitrógeno.A nivel del mar, esta presión no tiene efectos conocidos sobre las funciones del cuerpo humano; pero a presiones altas puede causar diferentes grados de narcosis. Después de pasar varias horas sumergido y respirando aire comprimido, la profundidad en la cual aparecen los primeros síntomas de narcosis leve es aproximadamente de 40 a 45 metros de profundidad, a cuyo nivel empieza a mostrar jovialidad y perder compostura. De 50 a 65m empieza a estar soñoliento. Entre 65 y 75 m su fuerza disminuye considerablemente y muchas veces se encuentra en la imposibilidad de llevar a cabo el trabajo encomendado. Más allá de los 90 m de profundidad (10 atmósferas de presión), el buzo por lo general se vuelve casi inútil como resultado de la narcosis por nitrógeno. Se debe resaltar que se necesita una hora o más de presión alta antes que se disuelva suficiente nitrógeno en el cuerpo para causar estos efectos. La narcosis por nitrógeno tiene características muy similares a las de una intoxicación por alcohol; por esta razón muy frecuentemente ha sido llamada "éxtasis de las profundidades". El mecanismo del efecto narcótico parece ser el mismo que el de las anestesias por gas. El nitrógeno se disuelvelibremente en la grasa del cuerpo, y se cree que, como los demás gases anestésicos, se disuelve en las membranas de las neuronas y por acción física modifica la transferencia de carga eléctrica y reduce su excitabilidad. Toxicidad del oxígeno a gran presión. Intoxicación aguda

Respirar oxígeno con presiones parciales muy altas puede ser peligroso para el sistema nervioso central;aaoxígeno veces srcina pticas seguidas de coma. De hecho, la exposición a tresconvulsiones atmósferas deepilé presión (PO = 2.280 mm de Hg.) produce convulsiones y coma en la mayor parte de personas al cabo de una hora aproximadamente. Estas convulsiones frecuentemente aparecen sin aviso alguno y pueden ser mortales para una persona sumergida bajo del mar. 2

El ejercicio reduce mucho la tolerancia del buzo para el oxígeno a gran presión; por ello, los síntomas aparecen más temprano y con mucha mayor gravedad que en la persona en reposo.

173


En la figura se muestra la llamada curva de tolerancia del oxígeno para personas que efectúan cantidades moderadas de trabajo a diferentes profundidades debajo del mar mientras respiran oxígeno al 100%. Demuestra que una persona trabajando a profundidades de solamente 12 m (ligeramente mayor de dos atmósferas) no tiene peligro durante 23 minutos. A profundidad de 10 m no sufre durante aproximadamente 45 minutos y a 6 m durante hora y media. Sin embargo, hay una variabilidad misma segúnenorme los días.en la tolerancia al oxígeno entre diferentes personas y en Por lo tanto, como una convulsión bajo el mar puede ser mortal, esta curva de tolerancia probablemente sea demasiado liberal para una seguridad absoluta. Figura 3 Curva de "tolerancia de oxígeno", muestra el tiempo a diferentes profundidades en que una persona puede quedarse respirando oxígeno puro sin peligro. (Modificado de Submarine Medicine Practice, Department of the Navy. U. S. Gov't Printing Office, 1956)

17 )s o r t e m ( d a d i d n u f o r P

13 10

Curva límite de trabajo

6.5 3.3 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Tiempo (minutos)

La causa o causas de toxicidad del oxígeno todavía se desconocen pero algunas de las sugeridas serían las siguientes: 1. Después de una intoxicación grave por oxígeno las concentraciones de algunas enzimas oxidativas de los tejidos están considerablemente disminuidas. Por lo tanto, se ha supuesto que un exceso de oxígeno inactiva enzimas oxidativas y disminuye la capacidad de los tejidos para formar enlaces fosfáticos de alta energía.

174


2. El riego sanguíneo a través del cerebro disminuye 25 a 50% cuando la persona respira concentraciones elevadas de oxígeno, cuanto mayor es la cantidad de oxígeno disponible en los tejidos, mayor el grado de constricción de los vasos sanguíneos, lo cual ayuda normalmente a regular la cantidad de oxígeno proporcionada a los tejidos. Pero la disminución delriego sanguíneo puedereducir la cantidad de nutrientes necesaria para los tejidos cerebrales y disminuir la eliminación de excreta, bióxido de que carbono y productos nitrogenados terminales. Por lo tanto,como se haelconsiderado una falta de ciertos elementos nutritivos o la acumulación de productos terminales del metabolismo pueden srcinar las convulsiones de la intoxicación por oxígeno. 3. Otras experiencias demuestran que un exceso de oxígeno en los tejidos puede srcinar el desarrollo de grandes concentraciones de radicales oxidantes libres susceptibles de destruir por oxidación anormal muchos elementos esenciales de las células, con lo cual literalmente quemaría los tejidos. Intoxicación crónica por oxígeno causa de trastorno pulmonar

Una persona puede estar expuesta a una atmósfera de 100% de oxígeno a presión atmosférica normal casi indefinidamente, sin presentar la intoxicación aguda por oxígeno antes empieza señalada.a manifestar Sin embargo, después de 12causado horas, aproximadamente, de exposición edema pulmonar por necrosis del revestimiento de bronquios y alvéolos. Una vez más, parece que estos tejidos literalmente se han quemado como consecuencia de la oxidación de algunos de sus elementos esenciales. El motivo de que se produzca esto en los pulmones y no en otros tejidos es que aquellos se hallan directamente expuestos a la elevada presión de oxígeno (pO ) mientras que el oxígeno es proporcionado a los demás tejidos con pO prácticamente normal, por el sistema amortiguador del oxígeno de la hemoglobina. Cuando la presión de oxígeno del aire se eleva por encima de 1500 mm de Hg. este sistema amortiguador falla, permitiendo que la pO de todos los tejidos aumente y cause intoxicación aguda por oxígeno. 2

2

2

Problemas de toxicidad con bióxido de carbono a grandes profundidades

Si el equipo de bucear está debidamente diseñado y funciona bien, el buzo no tendrá problema por intoxicación con bióxido de carbono, ya que la profundidad por si sola no aumenta la presión parcial del CO en el alvéolo; ocurre así por cuanto el bióxido de carbono es un gas producido en el cuerpo y mientras el buzo continúe respirando un volumen normal continuará espirando este gas a medida que se forme, persistiendo su presión parcial alveolar de bióxido de carbono a un nivel normal. 2


175

Por desgracia, en algunos tipos de equipo para buceo, como los de casco y los de reinhalación, el bióxido de carbono puede acumularse en el espacio aéreo muerto del aparato y ser reinhalado por el buceador, hasta alcanzar una presión de bióxido de carbono (pCO ) de aproximadamente 80 mm de Hg. o sea el doble de la existencia en los alvéolos normales, el buceador tolera esta acumulación; su volumen respiratorio por minuto aumenta hasta un máximo de seis a diez veces con el fin de 2

compensar aumento del bióxido de carbono. Perorespiratorio más allá de 80 mma Hg. la situación seel vuelve intolerable y finalmente el centro empieza deprimirse en lugar de excitarse, la respiración entonces empieza a fallar en lugar de compensar la situación. Además, el buceador sufre grave acidosis respiratoria y grados diversos de letargia, narcosis y finalmente anestesia. Efectos del helio a alta presión

En buceos más profundos se usa helio en lugar de nitrógeno; puesto que solo tiene la cuarta parte del efecto narcótico del oxígeno y prácticamente no manifiesta ninguno, hasta profundidad de unos 182 m. Es más: posee otras tres propiedades que lo hacen adecuado en ciertas condiciones para la mezcla de gases de bucear: 1. Su densidad es pequeña, lo cual reduce la resistencia del paso por las vías respiratorias; 2. También por su bajo peso molecular pasa a través de los tejidos más rápidamente que el nitrógeno, lo que permite en ciertas condiciones extraerlo del cuerpo humano más rápidamente y 3. El helio es menos soluble que el nitrógeno en los líquidos del cuerpo; ello reduce la cantidad de burbujas que se pueden formar en sus tejidos cuando el buceador sufre una descompresión después de una inmersión prolongada. Descompresión del buzo despúes de quedar expuesto a grandes presiones

Cuando una persona respira a gran presión por largo tiempo, la cantidad de nitrógeno disuelta en su cuerpo aumenta considerablemente. La razón es la siguiente: la sangre circulando por los capilares pulmonares se satura con nitrógeno a la misma presión que la de la mezcla aérea que respira. En un período de varias horas, suficiente nitrógeno es llevado a todos los tejidos del cuerpo, para saturarl os también con el nitrógeno disuelto. Como el nitrógeno no es metabolizado por el cuerpo, permanece disuelto hasta quesu presión disminuye y puedeser eliminado por el proceso respiratorio.

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Volumen del nitrógeno disuelto en los líquidos del cuerpo a diferentes profundidades

A nivel del mar se halla disuelto en todo el cuerpo casi un litro de nitrógeno. Poco menos de la mitad está disuelta en el agua del cuerpo y un poco más de la mitad en la grasa. Ocurre así, a pesar de que la grasa solo constituye el 15% del cuerpo normal, debido a que el nitrógeno es cinco veces más soluble en la grasa que en agua. Después que el buzo se ha saturado totalmente con nitrógeno, el volumen de nitrógeno disuelto (a nivel del mar) en los líquidos de su cuerpo a diferentes profundidades será: Profundidad (m)

Litros

11

2

30

4

60

7

90

10

Sin embargo, se requieren varias horas para que las presiones gaseosas de nitrógeno en todos los tejidos del cuerpo se equilibren con la presión gaseosa del alvéolo, porque la sangre no circula con suficiente rapidez y elnitrógeno no difunde lo necesario para causar un efecto instantáneo. El nitrógeno disuelto en el agua del cuerpo llega a equilibrio completo más o menos en una hora; pero la grasa requiere mucho más nitrógeno para su saturación y como tiene relativamente poco riego sanguíneo, solo se satura después de varias horas. Enfermedad por descompresión

Se le conoce con varios sinónimos: enfermedad del aire comprimido, enfermedad de los cajones, parálisis de los buzos, disbarismo. Si el buzo ha estado debajo del agua tiempo suficiente para disolver grandes cantidades de nitrógeno ensu cuerpo y vuelve rápidamente a lasuperficie, pueden formarse muchas burbujas de nitrógeno en los líquidos de su cuerpo intra y extracelularmente; tales burbujas pueden causar daño en casi cualquier parte del organismo según la cantidad que se forme.

177


Síntomas de la enfermedad por descompresión

En personas que han sufrido la enfermedad de descompresión, los síntomas han ocurrido en las siguientes frecuencias. Síntomas

Dolor localizado en piernas o brazos. Vértigo Parálisis Disnea (Dificultad para respirar) Fatiga y Dolor intensos Colapso con pérdida del conocimiento

Porcentaje

89.0 5.3 2.3 1.6 1.3 0.5

Esta lista de síntomas, indica que los problemas más graves suelen relacionarse con la formación de burbujas en el sistema nervioso central. Se ha demostrado que las burbujas han interrumpido vías importantes en cerebro o en médula espinal y en los nervios periféricos las burbujas pueden causar dolor agudo. La formación de burbujas grandes en el sistema nervioso central puede causar parálisis o trastorno mental permanente. Pero el sistema nervioso central no es el único foco de lesión durante la enfermedad de la descompresión, pues las burbujas se pueden formar también en la sangre y quedar detenidas en los capilares de los pulmones. Estas burbujas bloquearán la circulación sanguínea pulmonar causando los "ahogos", con disnea intensa. Ésta a menudo va seguida de edema pulmonar, agravando el estado general y puede causar la muerte. Promedio de eliminación del nitrógeno del cuerpo. Tablas de descompresión

Si un buzo es llevado a la superficie de manera lenta, puede eliminar el nitrógeno disuelto por sus pulmones con rapidez suficiente para evitar la enfermedad de la descompresión. La rapidez con la cual el buzo puede ser traído a la superficie depende de dos factores: primero la profundidad a la cual ha bajado; segundo, el tiempo que ha estado sumergido. Si permanece a niveles profundos por breve tiempo, los líquidos del cuerpo no estarán saturados y por lo tanto, el tiempo de descompresión puede ser reducido.

178


A continuación se presenta la tabla estándar de descompresión de los servicios de sanidad de la armada de los Estados Unidos de Norte América, cuando un buzo respira aire comprimido. Obsérvese que solo 20 minutos a profundidades de 90 metros requieren más de dos horas y media de descompresión. Por otra parte, una persona puede permanecer a 15 metros hasta tres horas y descomprimirse en solo 12 minutos. El "tiempo óptimo en el fondo", representa el tiempo óptimo de exposición a cada profundidad para el mejor equilibrio entre duración del período de trabajo y labor eficaz que el buzo puede hacer. Nótese lo breve de estos períodos a grandes profundidades. Esto es debido principalmente: 1. al efecto narcótico del nitrógeno, 2. a la respiración trabajosa que resulta del aumento en la densidad de los gases de los pulmones, y 3. al tiempo que necesita para la descompresión. Tabla estándar de descompresión de los servicios de sanidad de la armada (usando aire comprimido)*

*

Profundidad de inmersión (pies)

Tiempo óptimo en el fondo (minutos)

40

240

4

6

50

190

9

12

60

150

5

15

24

70

120

13

16

33

80

115

22

26

53

90

95

2

27

21

56

100

85

6

28

21

61

110

75

14

27

37

84

120

65

13

28

32

80

130

60

13

28

28

76

140

55

15

28

32

82

150

50

16

28

32

84

160

45

17

28

43

96

170 185

40 35

19 19

28 28

46 46

102 102

200

35

22

28

46

106

210

30

16

28

40

100

225

27

26

35

48

143

250

25

2

23

26

35

51

150

300

20

9

23

36

35

51

159

50 pies

40 pies

30 pies

20 pies

10 pies

Tiempo aproximado de descompresión total (minutos)

Según Submarine Medicine Practice. U.S. Navy Bureau of Medicine and Surgery


179

Administración de oxígeno para descompresión más rápida

Si cuando asciende a la superficie el buzo recibe oxígeno en concentraciones más altas que la normal, la presión parcial del nitrógeno en sus alvéolos disminuirá considerablemente y en consecuencia, el promedio de nitrógeno eliminado de los líquidos de su cuerpo será mayor. Cuando se administra oxígeno de esta forma, se emplean diferentes tablas de descompresión. Descompresión en un tanque y tratamiento de la en f er me d a d p or descompresión

Otro procedimiento para descompresión usado especialmente en aguas contaminadas y cuando lo exigen situaciones climatológicas, es trayendo al buzo inmediatamente a la superficie y colocándolo en un tanque de descompresión, a más tardar cinco minutos después de haber llegado a la superficie; en él se vuelve a poner a presión y se usa una tabla de descompresión apropiada. Una persona que empieza a tener síntomas de enfermedad por descompresión puede también ser tratada colocándola en un tanque de descompresión por largo tiempo y permitiendo que el nitrógeno sea liberado de su cuerpo despacio. Uso de mezclas de oxígeno y helio en inmersiones muy profundas

En buceos profundos, el helio tiene ventajas sobre el nitrógeno: 1. tiempo de descompresión disminuido., 2. no tiene efecto narcótico y 3 resistencia disminuida al paso del aire en los pulmones. La disminución del tiempo de descompresión depende de dos de sus propiedades: a) solamente 40% se disuelve en el cuerpo en comparación con el nitrógeno y b) por su pequeño tamaño molecular se difunde a través de los tejidos con velocidad dos y media veces mayor que el nitrógeno. Sin embargo, el helio no ha resultado tan ventajoso como era de esperar debido a otra propiedad, diferente del nitrógeno: las burbujas empiezan a formarse cuando la presión del helio en los líquidos del cuerpo es solamente 1.7 veces la presión por fuera del cuerpo. Esto se compara con 3.0 para el nitrógeno. Así, pues, un buzo no puede ser traído hacia la superficie tan rápidamente con helio como con nitrógeno. Y todavía otro factor hace al nitrógeno mejor que el helio para buceos poco profundos: la rápida difusión del helio permite que se disuelva mucho más helio que nitrógeno en los líquidos del cuerpo en breve lapso. Por lo tanto, para inmersiones cortas a profundidades moderadas, el nitrógeno sigue siendo preferido.

180


Si se consideran las ventajas relativas del helio sobre el nitrógeno, se comprueba que en inmersiones profundas y prolongadas es mejor usar helio, mientras que para inmersiones breves y poco profundas el nitrógeno será mejor. La figura 4, ilustra la línea divisoria para el mejor uso de los tipos de mezcla gaseosas. Por ejemplo: el punto A ilustra una inmersión a 45 metros de profundidad por un período de 120 minutos. Esto es una buceada prolongada a gran profundidad; en este caso, el helio es mejor que el nitrógeno. Por otro lado el punto B indica una inmersión de 10 minutos a 60 metros de profundidad; aquí la persona puede ser descomprimida, en un tiempo más corto si se usa nitrógeno en lugar de helio. Figura 4 Profundidades y tiempos debajo del mar con los cuales es preferible usar helio, y profundidades y tiempos con los cuales es preferible utilizar nitrógeno (Modificado de Submarine Medicine Practice, Department of the Navy U.S. Gov't Printing Office, 1956)

105 )s o tr e (m d a d i d n u f o r P

80 75 50

Preferible el helio

45 ºB

30 15

ºA Preferible el nitrogeno

0 0

20

40

60

80

100 120

140

160

Tiempo en el fondo (minutos)

Más allá de 100 metros, el nitrógeno no puede emplearse debido a la narcosis que pudiera presentarse con rapidez. Algunos problemas físicos del buceo

Además de los efectos de las grandes presiones gaseosas sobre el cuerpo, hay otros factores físicos que limitan el buceo, basados principalmente en los cambios de volúmenes de los gases desde el nivel del mar hasta las grandes profundidades.

181


Volumen del aire que debe enviarse al buzo; relación con la eliminación de CO 2.

Para expulsar CO de los pulmones, el volumen mínimo de aire que entra y sale de los mismos con cada respiración debe conservarse igual sea cual sea la profundidad de la buceada. Un volumen mínimo de aire de 1/2 litro a 90 metros de profundidad (10 atmósferas de presión) a nivel del mar tendrá un volumen de cinco 2

litros. Por lo tanto, un compresor operado a nivel del mar deberá mandar cinco litros de aire por cada respiración al buzo que se encuentra a 90 metros de profundidad para que pueda expulsar el CO que se encuentra en sus pulmones. Dicho de otra manera: la cantidad de aire que debe mandarse al buzo para poder mantener a nivel normal el bióxido de carbono alveolar es directamente proporcional a la presión en la cual está operando. Por lo tanto, los volúmenes de aire a nivel del mar que deben enviársele por minuto para diferentes profundidades son los siguientes: 2

Profundidad (m)

Litros por minuto

Nivel del mar

42

9

85

18

127

30

169

60

245

90

424

Cambios de densidad en el aire; efecto sobre la capacidad respiratoria máxima

La densidad del aire aumenta en proporción de la presión, lo cual significa que es cuatro veces mayor a 30 metros de profundidad que a nivel del mar y siete veces mayor a 60 metros. La resistencia al paso del aire a través de las vías respiratorias aumenta en proporción directa de la densidad de la mezcla respirada. El cuadro siguiente indica la capacidad respiratoria máxima en porcentaje del valor normal a diferentes profundidades cuando se respira aire y cuando se respira una mezcla en la cual el helio substituye el nitrógeno atmosférico.

182


Profundidad (m)

Aire (Porcentaje del normal)

Oxígeno-helio (Porcentaje del normal)

8

75

100 +

16

60

100 +

30

50

86

60

35

63

132

24

48

Efecto del descenso rápido (SQUEEZE)

Con el descenso rápido, los volúmenes de todos los gases del cuerpo se reducen mucho debido a la presión creciente por fuera del cuerpo. Si se envían cantidades adicionales de aire a las cavidades durante el descenso, especialmente a los pulmones, no se hará ningún daño; pero si el buzo continúa descendiendo, sin añadir gas a sus cavidades, el volumen disminuirá mucho y ocurrirán grandes daños en el cuerpo. Esto es llamado en inglés "squeeze", o sea opresión. Los efectos más dañinos suceden en los pulmones, pues el volumen al cual los pulmones pueden normalmente llegar es de aproximadamente 1,5 litros. Por lo tanto, para prevenir una compresión de los pulmones, el buzo deberá inspirar aire adicional a medida que baje. Cuando queda aire aprisionado en el oído medio durante el descenso, la compresión puede producir rotura del tímpano; cuando queda atrapado en uno de los senos nasales, causa dolor intenso. Expansión excesiva de los pulmones por ascenso rápido- embolia gaseosa

Se producen efectos pulmonares exactamente opuestos con el ascenso rápido si la persona no expulsa aire de los pulmones al ascender. Por desgracia, el pánico puede ocasionar que una persona cierre su glotis espásticamente y por lo tanto, se produzca grave daño en los pulmones. Cuando los pulmones se han dilatado hasta el límite la presión continúa elevándose y arriba de una presión alveolar de 80 a 100 mm de Hg., el aire pasa a los capilares pulmonares, produciendo embolia aérea en la circulación y a menudo, la muerte. El aumento de presión de los pulmones frecuentemente produce grandes dilataciones ampollosas en la superficie de los pulmones, o los desgarra produciendo neumotórax. En casos raros, si un buzo ha estado profundamente bajo el mar largo tiempo y ha acumulado grandes cantidades de gas en su abdomen, cuando asciende rápidamente puede sufrir traumas importantes en el tubo gastrointestinal.


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Bibliografía

Bernal, Jorge R. Curso de higiene industrial. Universidad Nacional de Colombia, Santa fe de Bogotá, 1970. CIAS. Manual de Fundamentos de Higiene Industrial. CIAS, 1a Edición, Englewood N J, 1981. Guyton, C. Alfred. Tratado de Fisiología Médica, Interamericana. 5a edición, Méjico, 1977. OIT. Enciclopedia de Medicina, Higiene y Seguridad del trabajo. Sac de Rivadeneyra SA, Madrid, 1974.

Riesgos Fisicos I - Fernando Henao.pdf

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