ENSAIOS DE RUÍDO E VIBRAÇÕES - ANÁLISE ESTATÍSTICA PACS: 43.40.-r Carlos Aroeira (1) ; Carlos César Rodrigues (2) (1) dbwave.i; (2) Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (1) Av. Prof. Dr. Cavaco Silva, 33; 2740-120 Porto Salvo; Portugal; Tel: (+351) 214228197; Fax: (+351) 214228120; e-ail: dbwave@dbwave.pt (2) Rua Conselheiro Eídio Navarro, 1; 1959-007 Lisboa; Portugal; Tel:(+351) 218317000; Fax: (+351) 218317162; e-ail: crodrigues@adf.isel.pt Palavras chave: Vibrações, Vibrações Pseudo-Aleatórias, Coparação Interlaboratorial ABSTRACT The legal requireent that only Portuguese Institute of Accreditation accredited Laboratories can perfor certain assesseents of Noise and Vibration, leads those Laboratories to have to perfor regularly, Repeatability Tests, Reproducibility Tests and Intercoparison Tests. The acceptance/non-acceptance of the results obtained on such tests, by the copetent authorities, is often based on statistical analysis of that data, using paraeters such as ean and standard deviation. But under what conditions can statistical analysis on physical realities, as Exposure to Noise and Vibration, be carried out? Always? Regardless the variability of the obtained results in soe particular situations? RESUMO A obrigatoriedade legal de apenas Laboratórios Acreditados pelo Instituto Português de Acreditação podere efectuar deterinadas avaliações de Ruído e de Vibrações, deterina que os esos realize co regularidade, Ensaios de Repetibilidade, Ensaios de Reprodutibilidade e Ensaios de Coparação Interlaboratorial. A aceitação/não aceitação dos resultados obtidos, por parte das entidades copetentes, te frequenteente por base a análise estatística dos esos, designadaente através da utilização de parâetros coo a édia e o desvio padrão. Mas e que condições poderá a análise estatística sobre realidades físicas, coo a Exposição a Ruído e a Vibrações, ser efectuada? Sepre? Independenteente da variabilidade dos resultados obtidos e situações particulares?
1. INTRODUÇÃO Os Ensaios de Coparação Interlaboratorial deve ter coo objectivo analisar o odo coo os Laboratórios Acreditados pelo Instituto Português de Acreditação (IPAC) procede e teros de etodologia de edição, designadaente no que à análise dos resultados obtidos diz respeito. Dito por outras palavras, os Ensaios de Coparação Interlaboratorial deve peritir às autoridades copetentes decidir do bo/au serviço prestado à sociedade, quando e situações reais aqueles Laboratórios Acreditados decide da conforidade legal das esas. Assi, e abiente Acústico e/ou Vibratório controlado, os técnicos dos Laboratórios Acreditados deve proceder, e odo siulado, coo se se encontrasse e situação real. Para tal, deve as autoridades copetentes assegurar que as situações controladas e Ensaios de Coparação Interlaboratorial se asseelha, tanto quanto possível, às situações reais correspondentes. 2. VIBRAÇÕES ALEATÓRIAS E PSEUDO-ALEATÓRIAS Analiseos, então, o que se passa no caso das vibrações transitidas ao corpo huano. Usualente, considera-se que as vibrações geradas por aquinaria, a que os trabalhadores se encontra expostos durante a execução das suas tarefas diárias, são do tipo periódico ou ipulsivo. Sendo tal ua realidade, tabé é verdade que ocorre situações e que os trabalhadores se encontra expostos a vibrações aleatórias, cuja caracterização conduz a dificuldades específicas, designadaente no que à obtenção de repetibilidade dos resultados da respectiva edição diz respeito. As vibrações aleatórias ocorre se obedecere a qualquer regra, não apresentando nenhu valor característico, seja de édia, de pico ou de conteúdo espectral. Contudo, as respostas dos sisteas físicos ipõe liitações aos valores das vibrações que neles ocorre, podendo observar-se, frequenteente, a existência de vibrações designadas de pseudo-aleatórias que, por variare dentro de certos liites, não pode ser consideradas coo perfeitaente aleatórias. Estas vibrações pseudo-aleatórias, pode ter carácter periódico ou não periódico. 3. VIBRAÇÕES PSEUDO-ALEATÓRIAS, NÃO PERIÓDICAS, NOS LOCAIS DE TRABALHO U exeplo de vibração pseudo-aleatória, é aquela a que se encontra exposto u operador de u guilho de corte utilizado e ensaios destrutivos de estruturas etálicas de fora coplexa, co soldaduras por pontos. Neste caso, a resistência ao corte te variações liitadas as perfeitaente aleatórias, que decorre do local onde a ferraenta é aplicada e da direção de corte pretendida. Outro exeplo de ua vibração pseudo-aleatória, é aquela a que se encontra exposto u condutor de u epilhador, se suspensão, quando, e andaento, percorre u paviento e au estado, co irregularidades de diferentes diensões distribuídas aleatoriaente.
4. EXPOSIÇÃO A VIBRAÇÕES DE UM CONDUTOR DE UM EMPILHADOR Os factores que influencia as vibrações sentidas pelo condutor, no respectivo assento, durante a utilização de u epilhador, se suspensão, são os seguintes: Velocidade: quanto aior for a velocidade de andaento do epilhador, aior será o nível de vibrações; Irregularidade do paviento: quanto ais irregular for o paviento, aior será o nível de vibrações; Estilo de condução: a condução ais ou enos agressiva do condutor influencia o coportaento vibratório do epilhador e, consequenteente, o nível de vibrações; Percurso seguido: a possibilidade de o condutor poder desviar, ou não, o epilhador de eventuais irregularidades existentes no paviento, influencia o nível de vibrações; Estado de anutenção: a existência de deterinadas avarias no epilhador, influencia o nível de vibrações. 5. MEDIÇÃO DAS VIBRAÇÕES PSEUDO-ALEATÓRIAS, NÃO PERIÓDICAS, A QUE SE ENCONTRA EXPOSTO UM CONDUTOR DE UM EMPILHADOR Todas as edições a seguir referidas fora efectuadas por u Laboratório Acreditado pelo IPAC para a realização de ensaios de avaliação da exposição dos trabalhadores às vibrações no local de trabalho, de acordo os requisitos da NP ISO 2631-1:2007 1 e da NP EN ISO/IEC 17025:2005 2. Por se tratar de u Laboratório Acreditado, a edição e a análise das vibrações e causa deve seguir o estabelecido no Guia Relacre 23 3 (adiante designado siplesente por Guia). A Figura 1 ostra o registo teporal da edição de vibrações realizada no assento do condutor de u epilhador, se suspensão, nua instalação fabril, co paviento e au estado. O registo ilustra a evolução teporal das vibrações edidas durante 30 inutos, co integração por períodos de 1 segundo. Logger results, logger step = 2 s 16 14 14 12 12 10 10 8 8 6 6 4 4 2 2 0 0 13:46:00 13:48:00 13:50:00 13:52:00 13:54:00 13:56:00 13:58:00 14:00:00 14:02:00 14:04:00 14:06:00 14:08:00 14:10:00 14:12:00 Tie 13:45:06 Start Stop Duration aw aw aw Info - - - Ch1 (Wd, Lin) Ch2 (Wd, Lin) Ch3 (Wk, Lin) Main cursor 21/09/2015 13:45:05 - - 0,182 /s^2 0,239 /s^2 0,485 /s^2 Whole data 21/09/2015 13:45:04 21/09/2015 14:15:04 00:30:00,000 0,793 /s^2 0,933 /s^2 1,361 /s^2 Figura 1 - Evolução teporal da vibração pseudo-aleatória, não periódica, edida no assento do condutor de u epilhador se suspensão, co integração de 1 segundo
A Figura 2 ostra o eso registo teporal, efetuado e siultâneo co o ostrado na Figura 1, as co integração por períodos de 3 inutos, tal coo é estabelecido no Guia. Merged results, pixels per saple = 97 2,5 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 13:46:00 13:48:00 13:50:00 13:52:00 13:54:00 13:56:00 13:58:00 14:00:00 14:02:00 14:04:00 14:06:00 14:08:00 14:10:00 14:12:00 Tie 13:48:14 Start Stop Duration aw aw aw Info - - - Ch1 (Wd, Lin) Ch2 (Wd, Lin) Ch3 (Wk, Lin) Main cursor 21/09/2015 13:48:14 - - 0,409 /s^2 0,407 /s^2 0,681 /s^2 Whole data 21/09/2015 13:45:14 21/09/2015 14:15:14 00:30:00,000 0,793 /s^2 0,930 /s^2 1,361 /s^2 Figura 2 - Evolução teporal da vibração pseudo-aleatória, não periódica, edida no assento do condutor de u epilhador se suspensão, co integração de 3 inutos Nuericaente, os resultados obtidos na edição correspondente ao gráfico ilustrado na Figura 2 (período de integração de 3 inutos), são os constantes na Tabela 1. Aostra Hora awx awy awz 1 13:48:14 0,409 0,407 0,681 2 13:51:14 0,384 0,454 1,054 3 13:54:14 0,348 0,345 0,596 4 13:57:14 0,415 0,378 0,642 5 14:00:14 2,123 2,523 2,489 6 14:03:14 0,42 0,481 0,693 7 14:06:14 0,506 0,594 1,338 8 14:09:14 0,273 0,382 0,486 9 14:12:14 0,603 0,757 2,099 10 14:15:14 0,54 0,589 1,756 Tabela 1 - Valores obtidos, e / Aos valores constantes na Tabela 1, corresponde os parâetros estatísticos, designadaente, édia, desvio padrão e coeficiente de variação, constantes na Tabela 2.
Parâetro awx awy awz Média 0,60 0,69 1,18 Desvio padrão 0,54 0,66 0,71 Coeficiente de variação 90% 95% 60% Tabela 2 - Média, desvio padrão e coeficiente de variação, dos valores constantes na Tabela 1, e / Aplicando o critério de validação referido no Guia, que estabelece u coeficiente de variação áxio de 15%, é necessário proceder a ua selecção de valores entre os constantes na Tabela 1, obtendo-se o ostrado na Tabela 3. Aostra Hora awx awy awz 1 13:48:14 0,409 0,407 0,681 3 13:54:14 0,348 0,345 0,596 4 13:57:14 0,415 0,378 0,642 6 14:03:14 0,42 0,481 0,693 Média 0,40 0,40 0,65 Desvio padrão 0,03 0,06 0,04 Coeficiente de variação 8% 14% 7% Tabela 3 - Selecção dos valores obtidos de odo a cuprir o estabelecido no Guia, e / A Tabela 4 a seguir apresentada, perite coparar a édia dos valores obtidos, considerando o constante na Tabela 1, ou apenas o constante na Tabela 3. Média awx awy awz Todas as aostras (Tabela 1) 0,60 0,69 1,18 Aostras seleccionadas (Tabela 3) 0,40 0,40 0,65 Variação 67% 58% 55% Tabela 4 - Coparação entre a édia de todos os valores obtidos e a dos valores seleccionados, e / De acordo co a legislação portuguesa aplicável à exposição dos trabalhadores a vibrações transitidas ao corpo inteiro, designadaente o Decreto-Lei nº 46/2006 4, os correspondentes liites legais são os constantes na Tabela 5. Risco aceitável A(8) 0,5 Risco aceitável co edidas preventivas adequadas 0,5 < A(8) 1,15 Risco inaceitável A(8) > 1,15 Tabela 5 - Liites legais para a exposição a vibrações transitidas ao corpo inteiro, e / Procedendo e conforidade co o exigido na legislação e vigor, isto é, ultiplicando os valores obtidos nas edições efectuadas pelo respectivo factor de correcção K e aditindo que o trabalhador se encontra exposto às vibrações edidas durante as 8 horas de cada dia de
trabalho, obté-se os resultados constantes na Tabela 6, que perite avaliar a conforidade legal das vibrações analisadas. Média ax ay az A(8) Avaliação Todas as aostras 0,84 0,966 1,18 1,18 Risco inaceitável Aostras seleccionadas 0,56 0,56 0,65 0,65 Risco aceitável co edidas preventivas adequadas Tabela 6 - Avaliação dos resultados obtidos, e /, por coparação co o estabelecido na legislação aplicável e vigor 6. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS A análise das Figuras e das Tabelas anteriorente apresentadas perite concluir que: i) o gráfico constante na Figura 1 perite identificar os oentos e que o epilhador percorre paviento ais regular e paviento co irregularidades, be coo quando se encontra iobilizado; ii) o gráfico constante na Figura 2 torna enos perceptível o que na realidade acontece, designadaente, o que causa as variações observadas no nível das vibrações edidas; iii) os valores constantes na Tabela 1 e na Tabela 2, ostra ua grande variabilidade, típica das vibrações sentidas no assento do condutor de veículos se suspensão, quando percorre pavientos e au estado, isto é, típica de vibrações pseudoaleatórias, não periódicas. Constata-se tabé, que a aplicação do critério referido no Guia, deterina que: a) seja necessário recolher 10 aostras para se obtere 4 consideradas válidas; b) seja necessário, por se afastare da édia, reover 6 aostras das 10 recolhidas; c) sendo necessárias apenas 3 aostras, coo estabelece o Guia, existe diversas possibilidades alternativas de reoção de aostras que satisfaça aquele critério; d) entre as aostras reovidas se encontra as que corresponde a aiores níveis de vibração; e) as aostras reovidas corresponde às edições efectuadas nos locais onde o paviento se apresentava e pior estado; f) as aostras reovidas corresponde às piores situações de exposição do trabalhador às vibrações transitidas ao corpo inteiro; g) à luz dos liites estabelecidos na legislação portuguesa aplicável e vigor, ocorre ua alteração significativa da avaliação efectuada; h) não é possível caracterizar adequadaente o nível de vibrações pseudo-aleatórias, não periódicas, a que os trabalhadores frequenteente estão expostos no respectivo local de trabalho;
ou seja: i) conduz à subestiação dos níveis de vibração realente sentidos pelos trabalhadores durante a realização das respectivas tarefas diárias. 7. UTILIZAÇÃO DE FONTES DE VIBRAÇÃO PSEUDO-ALEATÓRIAS EM ENSAIOS DE COMPARAÇÃO INTERLABORATORIAL A Nora ISO/IEC 17043:2010 - Confority assessent. General requireents for proficiency testing 5 é uito explicita e estrita sobre os critérios de estabilidade e hoogeneidade das fontes vibratórias utilizadas e Ensaios de Coparação Interlaboratorial, não peritindo que u gerador de vibrações pseudo-aleatórias, não periódicas, seja utilizado naquele tipo de ensaios. 8. CONCLUSÃO U epilhador, se suspensão, percorrendo u paviento e au estado, co irregularidades de diferentes diensões distribuídas aleatoriaente, coo é cou ocorrer e pavientos e au estado, é u gerador de vibrações pseudo-aleatórias, não periódicas. Confore estabelecido na Nora ISO/IEC 17043:2010, as autoridades copetentes não pode, nos Ensaios de Coparação Interlaboratorial, utilizar geradores de vibrações pseudo-aleatórias, não periódicas. Não sendo peritida a utilização daquele tipo de geradores e Ensaios de Coparação Interlaboratorial, não é possível às autoridades copetentes garantir a qualidade dos serviços prestados pelos Laboratórios Acreditados e situações tão couns coo a da caracterização das vibrações transitidas ao corpo de u condutor de u epilhador. 9. REFERÊNCIAS [1] NP ISO 2631-1:2007 - Vibrações ecânicas e choque. Avaliação da exposição do corpo inteiro a vibrações. Parte 1: Requisitos gerais [2] NP EN ISO/IEC 17025:2005 - Requisitos gerais de copetência para laboratórios de ensaio e calibração [3] Guia Relacre 23, Edição junho de 2014 - Guia de boas práticas de edição de vibrações. Exposição dos trabalhadores às vibrações [4] Decreto-Lei nº 46/2006 - Prescrições ínias de protecção da saúde e segurança dos trabalhadores e caso de exposição aos riscos devidos a vibrações [5] ISO/IEC 17043:2010 - Confority assessent. General requireents for proficiency testing