Trillingen op mensen

Dirk Zeinstra

door

Menselijke trilling wordt gedefinieerd als het effect van mechanische vibratie op het menselijk lichaam.

• Dagelijks worden we blootgesteld aan mechanische trillingen , boot, auto, bus, trein.

• Er zijn 2 hoofdtypes van menselijke trilling, hand-arm & lichaam.

• Blootstelling aan trilling kan fysieke en zenuwschade veroorzaken (lage rugklachten, bloedcirculatie, urologische problemen)

Mechanische trillingen

Mechanische trillingen worden veroorzaakt door bewegende machine delen.

Ieder bewegend machine deel heeft een bepaalde frequentie aan zijn beweging. Voorbeeld: 10 tanden op tandwiel van een motor die 3000 tpm draait heeft 3 belangrijke frequenties.

– Toerental v/d motor 3000 toeren/min : 60 = 50 Herz Motorfrequentie

– Tand frequentie 3000 toeren/min : 60 * 10 tanden = 500 Herz

– Natuurlijke frequentie van de machine, i.e. als de motor in een trillende omgeving staat gaat hij meetrillen bij een bepaalde frequentie.

– Uitlijnfrequentie als de motor niet recht voor de powerafname staat.

– Excentriciteit van het tandwiel geeft ook 50 Herz.

– Mogelijke elektrische fouten, windingen, ankerbars, excentrisch, ongelijke voet.

Enkele begrippen en definities van trillingen.

Een trilling is een heen- en weergaande beweging van een bepaald punt van een materiële structuur, rondom een gemiddelde positie.

Trillingen worden gekenmerkt door de amplitude, de maximale afwijking van de evenwichtstoestand en de frequentie, het aantal

trillingen per seconde.

Meestal hebben trillingen een ingewikkeld spectrum.

Voor de toepassing van de trilling richtlijn wordt verstaan onder:

a) "hand-armtrillingen":

mechanische trillingen die, wanneer zij op het hand-armsysteem van de mens worden overgebracht, risico's voor de gezondheid en veiligheid van de werknemers inhouden, met name vaat-, bot- of gewrichts-, zenuw- of spieraandoeningen;

b) "lichaamstrillingen":

mechanische trillingen die, wanneer zij op het lichaam in zijn geheel worden over gebracht, risico's voor de gezondheid en veiligheid van de werknemers inhouden, met name aandoeningen van de lage rug en beschadigingen van de wervelkolom.

Hoeveelheid trilling

Toegestaan gemiddeld trillingniveau ISO 5349 (hand-arm)

Hand-arm trillingen 2.5 m/sec2 per dag van 8 uur, met een maximum van 5 m/sec2.(Grenswaarde)

Werkdag in uren 16 8 4 2 1 0,5

Trilling sterkte 1,8 2,5 3,5 5 7 10

Toegestaan gemiddeld trillingniveau ISO 2631 (Lichaam)

Lichaamtrilling De comfortgrens lichaamtrilling zit op 0,25 m/sec2, Actiegrens 0,5 m/sec2 per dag, en 1,15 m/sec2 (Grenswaarde)

Trilling symptomen.

•Vermindering rendement

•Vermindering nauwkeurigheid

•Vermoeidheid, slapeloosheid,

•Misselijkheid, hoofdpijn, beven,

•Kou gevoeligheid

•Dood gevoel in hand

•Duizeligheid

•Evenwichtstoornissen

•Blindheid

•Zeeziekte, wagenziekte

•Onderrug rugpijn.

De gevolgen

•Verminderde bloeddoorstroming

•Vermindering rendement

•Vermindering nauwkeurigheid

•Vermoeidheid, hoofdpijn, misselijk

•Kou gevoeligheid

•Dood of tintelend gevoel in de handen

Kraakbeen belegging van de wrijvingsvlakken in gewrichten kunnen sterk afslijten waarmee vergroeiingen en artritis ontstaan. Lage rugklachten, gewrichtspijn. bij langdurige trillingen van meer dan 0,5 m/sec2

Voorkomen van schadelijke trilling

• Wees bewust van de trillinghoeveelheid die machines produceren (A8)

• Vasthouden aan regelgeving voor de maximale dagelijkse blootstelling aan trillingen.

• Analyse van de machine (FFT spectrum) om de bron van de trillingen te reduceren

• Verbetering van het ontwerp van gereedschap om de trillingen te verminderen.

• Goed onderhoud van het gereedschap voor maximale efficiëntie.

• Regelmatige pauzes om de blootstelling tijd te verminderen.

• Taken aanpassen waar mogelijk.

• Warm houden van lichaam en handen.

• Gebruik van beschermende materialen, zoals Anti Vibratie handschoenen, ruggordels.

Wat zijn de gevolgen van trilling op mensen.Vergroeiing van kraakbeen, tintelende handen, verdooft gevoel, verzakte organen, blindheid, hoofdpijn, misselijkheid.

Wat zijn de consequentiesEr is geen genezing van langdurige aandoeningen. Na een lange auto of boot trip kunnen de verschijnselen na een goede rustperiode verdwijnen.

Verschillende trillingen voor mensen.Hand-arm & lichaamtrilling zijn de bekende, hoofd Wj, We, Wd, Wk

Alle worden in octaven of tertsen gemeten en weergegeven in dB of m/sec2 (Versnelling)

Wat kan gedaan worden Meten en analyseren van trillingen op MENSEN, MACHINES & GEBOUWEN.Professioneel volgens ISO voorschriften opnemen en analyseren van trilling.

Uitvoeren van ISO aanbevelingen, FFT, temperatuur, dBa meting, luchtvoehtigheid.

Advies betreffende blootstellingtijd en de consequenties.

Welke lichaamsdelen worden beïnvloed door verschillende frequenties, resonanties.

Comfort reactie van het lichaam op een trillende omgeving ISO 2631

<0,315 m/sec2 niet storend

0,315 - 0,63 m/sec2 licht storend

0,5- 1 m/sec2 redelijk storend

0,8-1.6 m/sec2 storend

1,25-2.5 m/sec2 erg storend

>2.5 m/sec2 extreem storend

Welke lichaamsdelen worden beïnvloed door verschillende frequenties, resonantie.

• Hoofd op hals axiaal 20-30 Herz

• Oogbol op het spiersysteem 30-80 Herz

• Schouder kom 4-5 Herz

• Borst 50-100 Herz

• Buikholte 3-6 Herz

• Wervelkolom verticaal axiaal 10-12 Herz

• Opperarm 16-30 Herz

• Onderarm 5-10 Herz

• Benen zitten 2 - 20 Herz staand

• Hand 30-50 Herz

Wat is benodigd voor trilling metingen

• Triaxiale trillingmeter x,y,z met filters• Opnemer montage richtlijnen ISO 2631-5349• Registeren van de hoeveelheid trilling. 4* meten voor een goede referentie• Berekenen de dosis die men krijgt. (Aeq en de blootstellingtijd)• Vergelijk de dosis met de norm.• Bereken hoeveel dagelijkse blootstelling er is. A8• Adviseer de hoeveelheid tijd die men volgens de wettelijke norm mag werken met het

gereedschap. (Comfort & maximum.)• Adviseer welke lichaamsdelen in resonantie komen met behulp van FFT analyse.• Bepaal welke dominante frequenties (FFT) aanwezig zijn en wat gedaan kan worden om de

trilling te reduceren. (Onbalans, uitlijnen, speling, slijtage)• Adviseer hoeveel trillingdempende persoonlijke bescherming middelen reduceren.

(trilling reductie percentage (%) bij frequentie)

Regels voor trilling metingen

• Lokaliseer de plaats met de hoogste trillingwaarde.

• Als de richtwaarde (2 metingen, indicatieve meting) hoger ligt als de gezondheid grens, maak dan een representatieve meting (4 metingen)

• Reproduceerbare metingen 10-20% verschil tussen de metingen.

• Indicatieve meting is niet voldoende voor vergelijkingen

Kenmerken representatieve en indicatieve methode

Indicatieve methode Representatieve methode

Vereist kennis niveau Enige basis kennis van theorie en praktijk

Kennis en ervaring met trillingsmetingen

Toepassing Controle, snelle globale beoordeling van situaties

In kaart brengen van trillingsblootstelling

Gebruikte grootheden Gewogen effectieve versnelling Effectieve versnelling Blootstelling, dosis

Trillingmetingen Worst-case

Bepaling van gemiddelde per werknemer.

Apparatuur Trillingmeter Trillingmeter rekenfaciliteiten FFT spectrum analyse.

Toetsing criteria Grenswaarde voor continue blootstelling

Grenswaarde voor blootstelling, dosis.

Resultaat Nadere beschouwing arbeidsplaats is wel of niet noodzakelijk

Informatie tot verbetering van de arbeidsplaats

Indicatief situatie beschrijving

Hand trillingen Lichaam trillingen

Voertuig of werktuiggebonden factoren

Vermogen, gewicht, aandrijving,merk, type,Toerental, leeftijd, onderhoud,handvatten, demping materiaal,plaats van meting

Vermogen, gewicht,aandrijving, merk, type,Toerental, leeftijd, onderhoud,handvatten, demping materiaal,plaats van meting, stoel,banden

Werkzaamheid gebondenfactoren

Te bewerken materiaal, gebruiktehulpstukken, boor, slijpschijf,knabbelschaar.

Wegdek, ondergrond, lading,lastmanipulatie, rijsnelheid.

Persoons-gebondenfactoren

Gebruikte knijpkracht, vaardigheidwerknemer, methode van gebruikvan het apparaat.

Gewicht werknemer,Instelling stoel, rijsnelheid.

Indicatieve meting

• Lokaliseer de plaats van de hoogste trilling.

• Maak 2 metingen

• Controleer of de metingen binnen 10-20% van elkaar zitten

• Gereed als de metingen binnen de gezondheidgrens zitten

– 0,5 m/sec2 RMS voor lichaamtrilling (Aeq)

– 2,5 m/sec2 RMS voor hand-arm trilling (Aeq)

Aeq = de gemiddelde trilling m/sec2 over de gemeten tijd.

Gebruik de hoogste Aeq voor de berekeningen.

Representatieve meting

• Minimaal 2 lichaammetingen• Minimaal 4 handarm metingen• Wanneer 1 meting 50% boven de laagste meting komt is

heroriëntatie van het meetpunt of omstandigheden nodig.– Splits de werkzaamheden op.– Maak 4 extra metingen.

– 0,5 m/sec2 RMS voor lichaamtrilling (Aeq)– 2,5 m/sec2 RMS voor hand-arm trilling (Aeq)

Aeq = de gemiddelde trilling m/sec2 over de gemeten tijd.

Gebruik de hoogste Aeq voor de berekeningen.

Hoe meten we trilling

Met trilling opnemers meten we in 3 richtingen (x,y,z,) de hoeveelheid trilling. De horizontale richtingen x,y, krijgen vaak een factor van 1.4 maal (lichaamtrilling) de opgenomen waarde. De vector wordt bepaald (gemiddelde in 3 richtingen) De vector wordt gefilterd volgens ISO 2631en ISO 5349.

De opnemer volgens ISO voorschriften te plaatsen..

We meten de trillingen in de tertsband, 1/3 octave band. In de bandbreedte van een tertsband is de hoogste frequentie ongeveer 1.25* de laagste frequentie

Seizoen werk wordt terug gerekend naar de blootstelling per dag. Seizoen arbeid is minder dan een week/jaar blootstelling aan trilling.

Hoe doen we de metingen

• Maak een minimum van 4 metingen als referentie

• Plaats de opnemer volgens ISO voorschriften

• Filter de opname volgens ISO 5349 of 2631 (Hand-arm & Lichaam)

• Gebruik een FFT om dominante frequenties te bepalen.(gezondheid)

• Analyseer de FFT voor reductie van brontrilling, en/of reductie (%) van trillingbeschermende hulpmiddelen als handschoenen, stoelen, etc.

• Analyse van FFT op frequentie om te bepalen welke lichaamsdelen schadelijk beïnvloed worden door trilling. (resonantie)

• Maak een temperatuur, luchtvochtigheid en dBa opname.

• Aanbevolen in ISO, geeft tevens een bron trilling weer

Verschillende metingen gebruiken verschillende opname filters.

Ogen worden volgens het Wk filter verticaal en Wd filter horizontaal opgenomen. Zeeziekte volgens het Wf filter (Lage frequentie) Lichaam gezondheid volgens Wd voor x-y as, Wk voor z as. K-factor x-y van 1.4 Lichaam comfort volgens Wc, Wd, We, Wj, Wk met een K-factor van 1Hoofd meting volgens Wj Hand-arm metingen Wh.Gebouwen volgens Wm filters De filters bepalen de frequentie breedte en correctie van iedere meetmodus.De hoogste waarde van de vector van de 3 richtingen x,y,z wordt toegepast.Voor lichaamtrilling geld dat de Piek-RMS verhouding (Crestfactor) niet meer dan 9 mag bedragen.

Blootstelling berekeningen (dosis wordt berekend met Aeq)Aeq is de gemiddelde trillingvesnelling per meetperiode.A8 is de trillingblootstelling per dag (verplicht aangegeven per machine).

OPNAME FILTERS

Richting en weegfilters

De gevoeligheid van het menselijk lichaam tot mechanische trilling is verschillend voor de richting van de beweging.

Deze factoren zijn verwerkt in weegfilters om de schadelijke effecten te beheersen

ISO (International Standerds Organisation) heeft de verschillende factoren verrekend in verschillende meetcurven (correctie curve)

We meten een trilling in een bepaalde richting over het frequentie gebied van de menselijke gevoeligheid, de meest gevoelige gebieden hebben een correctie van 1.

Het wegen of filteren geeft een goede afweging tussen meten en het subjectieve menselijke gevoel van de trilling.

Zeeziekte 0,1 - 0,63 Herz, gebouwtrilling, ambulance transport hebben andere weegfilters.

Trilling, 0,4 - 80 Herz lichaamrange, 8-1000 Herz voor Hand-arm range.

Weegfilters Lichaamtrillingen

• Een elektronisch weegfilter zorgt voor een frequentie afhankelijke afzwakking van de trillingen

• De trillingfrequenties waar de mens minder gevoelig voor is worden minder goed doorgegeven.

• Lichaamtrilling wordt gemeten tussen 0,4 en 80 Herz

• De weegfactoren voor verticale lichaamtrillingen zijn NIET (1) gecompenseerd tussen 4-8 Herz. in de Z richting.

• De mens is het gevoeligst voor 4-8 Herz hier liggen de resonantie frequenties van vitale organen.

• De weegfactor voor horizontale lichaam trillingen zij niet gecompenseerd tussen 1-2 Herz.

Weegfilters Hand-arm trillingen

• De 3 richtingen van hand-arm trillingen hebben een correctie factor van 1 tussen 6,3 en 16 Herz.

• Hand-arm meting vraagt om een sensor bevestiging tussen de 3e middenhandsbeen.

• Voor Hand-arm sensor bevestiging op gereedschap heeft ISO 5349 een uitgebreide plaatsaanduiding.

Wat kan er mis gaan

• Pas de juiste filters toe voor opname. Ook de K-factor versterking

• Onjuiste signaal versterking (opname buiten de scoop van de opnemer)

• Slechte positie van de trilling opnemer

• Losse positie van de trilling opnemer

• Opnemer voor hand-arm is meestal niet geschikt voor lichaamtrillingen

• Geen representatieve werkzaamheden. (werk komt niet overeen met de realiteit)

• Groot verschil in metingen. >20%

Rapportage

• Welke machine, type, serienummer, toerental• Opdrachtgever• Hoe is gemeten, tekening of foto met meetrichting x,y,z.• De gemeten trilling (hoogste van 4 metingen)• De blootstelling per dag (A8)• De blootstellingduur volgens comfort grens• De blootstelling volgens max. grens• Nut van trillingdempende bescherming materialen, percentage van dempen.• Welke bron trilling kan gereduceerd worden, toerental, balanceren, uitlijnen,

vernieuwen.