O documento discute normas e conceitos relacionados à exposição humana a vibrações mecânicas, incluindo: 1) normas internacionais como ISO 2631 para avaliação da exposição ao corpo inteiro, 2) definições de vibração, choque e ressonância, 3) medição de vibração usando acelerômetros.

1. 15/08/2014
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Exposição humana a vibrações mecânicas e choque
Marcos Duarte
Normas sobre exposição humana a vibrações mecânicas e choque
•ISO 2631-1 Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 1: General requirements.
•ISO 2631-2 Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 2: Vibration in buildings (1 Hz to 80 Hz).
•…
•Lista completa das normas ISO (32): http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_tc_browse.htm?commid=51514&published=on&development=on&withdrawn=on
•NBR 7497 - Vibrações mecânicas e choques.
•NHO 09 - Avaliação da exposição ocupacional a vibrações de corpo inteiro.
•NHO 10 - Avaliação da exposição ocupacional a vibrações em mãos e braços.

2. 15/08/2014
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Vibração e choque mecânicos (NBR 7497)
•Vibração: variação no tempo do valor de uma grandeza a qual descreve o movimento ou posição de um sistema mecânico, quando o valor é alternadamente maior ou menor do que certo valor médio ou de referência.
•Choque: existe um choque mecânico quando uma força, uma posição, uma velocidade ou uma aceleração é subitamente modificada, excitando perturbações transitórias em um sistema. Nota: A modificação é considerada súbita quando ocorre em um tempo que é curto comparado com os períodos fundamentais concernentes.
Vibração e choque mecânicos
•Choques mecânicos com grande intensidade podem causar desconforto e danos estruturais ao corpo humano.
•Vibrações mecânicas, mesmo de baixa intensidade, podem causar desconforto e danos estruturais ao corpo humano, essencialmente devido à ressonância.

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Ressonância
•Existe ressonância de um sistema em vibração forçada quando qualquer alteração por menor que seja na frequência de excitação provoca diminuição em uma resposta do sistema (NBR 7497).
•Frequência de ressonância: Frequência na qual existe ressonância (NBR 7497).
Oscilação forçada: quando a força externa é contínua e periódica e possui a mesma frequência da oscilação livre do sistema, haverá um efeito de ressonância que aumentará a amplitude do deslocamento do bloco.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Resson%C3%A2ncia
Frequências de ressonância do corpo humano
Sven-Olof Emanuelsson (1998)

4. 15/08/2014
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Medição de vibração e choque
•Uma das formas mais comuns, e bem padronizadas, para medir vibração e choque no ser humano é medir a aceleração que o corpo sofre por meio de um acelerômetro.
•Aceleração: Vetor que especifica a derivada da velocidade em relação ao tempo (NBR 7497).
•Velocidade: Vetor que especifica a derivada do deslocamento em relação ao tempo (NBR 7497).
•Deslocamento: Quantidade vetorial que especifica a mudança de posição de um corpo ou partícula em relação a um sistema de referência (NBR 7497).
•Acelerômetro: Captador que converte sinais de aceleração na entrada para uma saída, geralmente elétricos, e que é proporcional aos valores de aceleração da entrada (NBR 7497).
Acelerômetro

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Medidor de vibração comercial
Uso de acelerômetros
NHO 09

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Aceleração do corpo humano
•Diferentes frequências de aceleração tem efeitos deletérios distintos sobre o corpo humano. Por causa disto, os valores da aceleração são ponderados por fatores padronizados e estes fatores podem ser diferentes para os diferentes eixos do corpo humano.
Eixos do corpo humano
NHO 09 e 10

7. 15/08/2014
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Curvas de ponderação da aceleração
NHO 09
Curvas de ponderação da aceleração
NHO 10

8. 15/08/2014
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Aceleração (NHO 09)
•Aceleração instantânea [aj(t)]: valor da aceleração ponderada em frequência, no instante de tempo “t”, expressa em m/s2, segundo um determinado eixo de direção “j”, sendo que “j” corresponde aos eixos ortogonais “x”, “y” ou “z”.
•Aceleração média (amj): raiz média quadrática dos diversos valores da aceleração instantânea ocorridos em um período de medição, expressa em m/s2, na direção “j”, definida pela expressão que segue:
•Aceleração média resultante (amr): corresponde à raiz quadrada da soma dos quadrados das acelerações médias, medidas segundo os três eixos ortogonais “x”, “y” e “z”, definida pela expressão que segue:
fj = fator de multiplicação em função do eixo considerado (f= 1,4 para os eixos “x” e “y” e “ f”= 1,0 para o eixo “z”).
Aceleração (NHO 09)
•Aceleração resultante de exposição parcial (arepi): corresponde à aceleração média resultante representativa da exposição ocupacional relativa à componente de exposição “i”, ocorrida em uma parcela de tempo da jornada diária, considerando os três eixos ortogonais. Este parâmetro poderá ser resultado de uma média aritmética das acelerações obtidas cada vez que a componente de exposição é repetida, conforme expressão que segue:
Sendo:
Amrik = aceleração média resultante relativa à késima amostra selecionada dentre as repetições da componente de exposição “i”;
s = número de amostras da componente de exposição “i” que foram mensuradas.

9. 15/08/2014
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Aceleração (NHO 09)
•Aceleração resultante de exposição (are): corresponde à aceleração média resultante representativa da exposição ocupacional diária, considerando os três eixos ortogonais e as diversas componentes de exposiçãoidentificadas, definida pela expressão que segue:
Sendo:
Arepi = aceleração resultante de exposição parcial;
ni = número de repetições da componente de exposição “i” ao longo da jornada de trabalho;
Ti = tempo2 de duração da componente de exposição “i”;
m = número de componentes de exposição que compõem a exposição diária;
T = tempo de duração da jornada diária de trabalho.
Aceleração (NHO 09)
•Aceleração resultante de exposição normalizada (aren): corresponde à aceleração resultante de exposição (are)convertida para uma jornada diária padrão de 8 horas, determinada pela seguinte expressão:
Sendo:
are = aceleração resultante de exposição;
T = tempo de duração da jornada diária de trabalho expresso em horas ou minutos;
T0 = 8 horas ou 480 minutos.

10. 15/08/2014
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Valor da dose de vibração(NHO 09)
•Valor da dose de vibração (VDVj): corresponde ao valor obtido a partir do método de dose de vibração à quarta potência determinado na direção “j”, sendo que “j” corresponde aos eixos ortogonais “x”, “y” ou “z”, expresso em m/s1,75, definido pela expressão que segue:
Sendo:
aj(t) = aceleração instantânea ponderada em frequência;
t = tempo de duração da medição.
Limite de exposição ocupacional diária à vibração de corpo inteiro (NHO 09)
•O limite de exposição ocupacional diária à vibração de corpo inteiro, adotado nesta norma corresponde a um valor da aceleração resultante de exposição normalizada (aren) de 1,1 m/s2 e ao valor da dose de vibração resultante (VDVR) de 21 m/s1,75.

11. 15/08/2014
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ISO Evaluation of human exposure to whole-body vibration - recommended limits of exposure
Demonstração de medição de vibração