Las vibraciones son oscilaciones mecánicas en torno a una posición de referencia. Su causa radica en las fuerzas dinámicas presentes en máquinas o estructuras que tienen partes en movimiento o sometidas a acciones variables. Estas oscilaciones pueden generar molestias y fatiga.
En una máquina, diferentes partes vibrarán con frecuencias y amplitudes distintas. La frecuencia se refiere al número de veces que se repite un ciclo de movimiento completo durante un segundo y se mide en hercios (Hz). Las señales de vibración consisten en varias frecuencias que ocurren al mismo tiempo, pero se pueden descomponer en componentes de frecuencia individuales mediante el análisis de frecuencia.
Existen diversas causas de las vibraciones mecánicas, como las tolerancias de fabricación, las holguras, el contacto y el roce entre las partes de la máquina, así como las fuerzas desequilibradas en los componentes rotativos y recíprocos. Sin embargo, es crucial destacar que las vibraciones también pueden ser beneficiosas en ciertos casos, como en alimentadores de componentes, compactadores de concreto, baños de limpieza por ultrasonidos, taladros de roca e impulsores de pilotes.
Para cuantificar la amplitud de una vibración, se pueden utilizar diferentes medidas, como el valor pico a pico, el valor máximo, el valor promedio rectificado y el valor RMS. Además, los parámetros de vibración, como la aceleración, la velocidad y el desplazamiento, están relacionados matemáticamente mediante una función de frecuencia y tiempo.
Cuáles son los tipos de vibraciones
Los tipos de vibraciones son:
- Vibraciones periódicas: son aquellas en las que el movimiento vibratorio puede ser representado por una función trigonométrica. Esto ocurre cuando la amplitud inicial del movimiento es pequeña y el período del movimiento es independiente de la amplitud.
- Vibraciones anarmónicas: son aquellas en las que las amplitudes iniciales del movimiento son muy grandes, por lo que el período depende de la amplitud y no puede ser representado por funciones armónicas.
- Vibraciones libres: son aquellas en las que el sistema vibra sin la influencia de una fuerza externa.
- Vibraciones forzadas: son aquellas en las que el sistema vibra bajo la influencia de una fuerza externa.
- Vibraciones amortiguadas: tanto las vibraciones libres como las forzadas pueden amortiguarse, es decir, disminuir su amplitud con el tiempo.
Las vibraciones periódicas son aquellas en las que el movimiento vibratorio sigue un patrón regular y se puede representar mediante una función trigonométrica, como una senoide. Esto ocurre cuando la amplitud inicial del movimiento es pequeña y el período del movimiento es independiente de la amplitud. Por ejemplo, el movimiento de un péndulo simple es un ejemplo de vibración periódica.
Las vibraciones anarmónicas son aquellas en las que las amplitudes iniciales del movimiento son grandes, lo que hace que el período dependa de la amplitud y no pueda ser representado por funciones armónicas. Esto significa que el movimiento no sigue un patrón regular y puede ser más complejo. Por ejemplo, el movimiento de una masa suspendida de un resorte que ha sido estirado mucho más allá de su posición de equilibrio es un ejemplo de vibración anarmónica.
Las vibraciones libres son aquellas en las que el sistema vibra sin la influencia de una fuerza externa. Esto significa que el sistema tiene una energía inicial y se mueve de forma autónoma. Por ejemplo, si empujamos un columpio y luego lo soltamos, comenzará a oscilar por sí mismo sin necesidad de que sigamos empujándolo. Este es un ejemplo de vibración libre.
Las vibraciones forzadas son aquellas en las que el sistema vibra bajo la influencia de una fuerza externa. En este caso, el sistema no tiene una energía inicial y es necesario aplicar una fuerza externa para que comience a vibrar. Por ejemplo, cuando golpeamos una campana, la fuerza del golpe actúa sobre la campana y la hace vibrar. Esta es un ejemplo de vibración forzada.
Finalmente, tanto las vibraciones libres como las forzadas pueden amortiguarse, es decir, disminuir su amplitud con el tiempo debido a la presencia de un medio de disipación de energía. Esto puede ocurrir debido a la resistencia del aire, la fricción interna en el sistema o cualquier otro factor que provoque una pérdida de energía. Estas son conocidas como vibraciones amortiguadas.
Efectos de las vibraciones en el cuerpo humano
Los efectos de las vibraciones en el cuerpo humano son significativos y han sido objeto de estudio en los últimos años. Las vibraciones generadas por equipos o máquinas utilizados en el ámbito laboral pueden tener consecuencias como la incomodidad, la reducción de la eficiencia e incluso lesiones o estados patológicos. Cada órgano del cuerpo humano puede considerarse como un sistema mecánico independiente con sus propias características de elasticidad, masa y amortiguamiento, lo que define distintas frecuencias naturales para cada órgano o grupo de órganos. La exposición prolongada a las vibraciones puede provocar náuseas y otros efectos adversos.
Según estudios científicos, la exposición a vibraciones puede tener impactos negativos en la salud humana. Investigadores han encontrado que las vibraciones de cuerpo entero pueden causar problemas en el sistema musculoesquelético, como daño en las articulaciones y músculos, y también pueden afectar la función cardiovascular y respiratoria. Por otro lado, las vibraciones mano-brazo se han asociado con trastornos en el sistema nervioso, causando entumecimiento, pérdida de fuerza y dificultades en la coordinación. Estos hallazgos respaldan la importancia de implementar medidas de prevención para proteger a los trabajadores de los efectos dañinos de las vibraciones.
Para abordar este problema, se han establecido normas y medidas por instituciones y organismos de autoridad. La resolución 295 del año 2003 del Ministerio de Trabajo Empleo y Seguridad Social regula las condiciones de seguridad e higiene en ambientes laborales y reconoce como antecedente la norma ISO 2631 para vibraciones sobre el cuerpo entero y la norma ISO 5349 para vibraciones mano-brazo. Estas normas establecen los límites de exposición ocupacional a las vibraciones y los métodos de medición adecuados para evaluar los niveles de vibración. Además, se requiere el uso de equipos con acelerómetros triaxiales para las mediciones de aceleración en tres ejes perpendiculares.
Como medida preventiva, se recomienda el uso de asientos ergonómicos con aislamiento adecuado para reducir las vibraciones que recibe el conductor en máquinas y equipos rodantes. Estos asientos están diseñados para absorber y minimizar las vibraciones, brindando mayor comodidad y protección al trabajador. La implementación de estas soluciones puede contribuir significativamente a reducir los efectos nocivos de las vibraciones en el cuerpo humano.
Medidas de seguridad para prevenir las vibraciones
Las vibraciones pueden representar un riesgo significativo para la salud y seguridad de los trabajadores, especialmente aquellos que están expuestos a ellas de forma continua. Es importante tomar medidas preventivas para minimizar este riesgo y proteger a los empleados. Según la guía publicada por Safe Work Australia, a continuación se detallan diversas medidas de seguridad que se pueden implementar:
- Identificar las actividades más expuestas a la vibración de cuerpo entero (VCE) y el origen de las vibraciones: Es fundamental evaluar y determinar las tareas que generan mayor exposición a las vibraciones, así como identificar el origen de las mismas. Esto permite tomar acciones focalizadas para reducir o eliminar el riesgo.
- Sustituir maquinaria pesada que emita altas vibraciones: En caso de que sea posible, se recomienda reemplazar equipos o maquinaria que generen altas vibraciones por otros que produzcan menos. Esto ayudará a reducir el riesgo de exposición a las vibraciones.
- Aislar o amortiguar las plataformas de trabajo para minimizar la vibración: Es crucial implementar medidas para minimizar la vibración en las plataformas de trabajo. Esto se puede lograr utilizando soportes de goma y conexiones flexibles que ayuden a aislar y amortiguar las vibraciones.
- Instalar asientos en plantas móviles diseñados para minimizar la vibración: En aquellas plantas móviles donde los trabajadores están expuestos a vibraciones, se deben instalar asientos especialmente diseñados para minimizar la transmisión de vibraciones al cuerpo.
- Seleccionar tipos de neumáticos adecuados para el terreno y mantener la suspensión adecuada: Es esencial elegir neumáticos apropiados para el terreno en el que se va a trabajar, así como asegurarse de que la suspensión de los vehículos esté en buenas condiciones. Esto ayudará a reducir las vibraciones transmitidas a los trabajadores.
- Establecer límites de velocidad en caminos de grava o tierra: Al circular por caminos de grava o tierra, es recomendable establecer límites de velocidad adecuados para reducir las vibraciones generadas por el movimiento del vehículo.
- Introducir un sistema de turnos para minimizar el tiempo de exposición a la vibración: Una medida efectiva es implementar un sistema de turnos para que los trabajadores no estén expuestos a las vibraciones de forma continua. De esta manera, se reduce el tiempo de exposición y se disminuye el riesgo para su salud.
- Utilizar zapatos con suelas diseñadas para reducir la transmisión de vibraciones a los pies: Los trabajadores deben utilizar calzado con suelas especialmente diseñadas para reducir la transmisión de vibraciones a los pies. Esto proporciona una capa adicional de protección.
La implementación de estas medidas de seguridad ayudará a prevenir los riesgos relacionados con las vibraciones, protegiendo así la salud y seguridad de los trabajadores.
Normativas en México sobre las vibraciones
La normativa relevante en México sobre las vibraciones es la NOM-024-STPS-2001. Esta norma regula tanto las vibraciones de mano-brazo como las vibraciones de cuerpo entero. En el caso de las vibraciones de mano-brazo, la norma establece que los patrones están obligados a realizar el reconocimiento y evaluación del Nivel de Exposición a Vibración (NEV) de todo el personal ocupacionalmente expuesto.
Este estudio debe renovarse cada 2 años o cada vez que cambien las condiciones de exposición del trabajador. Además, los patrones deben implementar medidas de control adecuadas para minimizar los efectos en la salud del personal expuesto, capacitar al personal ocupacionalmente expuesto una vez al año y mantener documentación que evidencie el adiestramiento.
La norma también establece límites máximos permitidos para la exposición a vibraciones, los cuales varían dependiendo del tiempo de exposición diaria que experimenta el trabajador. Es significativo destacar que la norma indica que solo se debe utilizar el componente dominante de la vibración para evaluar el riesgo, lo cual descarta el efecto de la exposición en los otros dos ejes. Sin embargo, los estándares internacionales utilizan la suma vectorial para evaluar la exposición de una manera más completa.
Consecuencias legales de no cumplir con las normativas sobre las vibraciones en México
Las consecuencias legales de no cumplir con las normativas sobre las vibraciones en México se establecen en la Ley Federal del Trabajo. Según el Artículo 993, en relación con el 994, Fracción V, se establecen multas que van de 250 a 5,000 días conforme al valor de la Unidad de Medida y Actualización (UMA), que actualmente es de 75.49 pesos diarios. Estas multas son determinadas por el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) y se suman a las sanciones por incumplimiento de la ley.
En el caso de no observar las normas de seguridad e higiene o las medidas para prevenir los riesgos de trabajo en la instalación de los establecimientos, la ley establece sanciones monetarias que van desde 18,872 hasta 377,450 pesos.
Es relevante destacar que, en el contexto de los sismos ocurridos en septiembre pasado, la Secretaría del Trabajo y Previsión Social (STPS) ha recibido un total de 1,074 denuncias de afectaciones estructurales en centros laborales. Hasta el momento, se han atendido 1,052 de estas denuncias, lo que representa el 98% del total. La mayoría de las inspecciones se han realizado en la Ciudad de México, Morelos, Puebla, Tlaxcala y Estado de México.
En 32 de los casos atendidos, la Dirección General de Inspección Federal del Trabajo (DGIFT) ha ordenado la restricción de acceso a los lugares afectados, ya sea de forma total o parcial. Sin embargo, 12 de estas restricciones totales fueron levantadas después de que los representantes legales de las empresas o centros laborales presentaron los dictámenes correspondientes que avalan la seguridad estructural de los inmuebles.
En cuanto a la distribución de las denuncias atendidas por estado, la Delegación Federal del Trabajo en la Ciudad de México ha atendido 579 casos, seguida por la Dirección General de Inspección con 213 casos y la Subdelegación Federal en Naucalpan, Estado de México, con 88 casos. Además, se han atendido 27 denuncias en el Estado de México, 10 en Puebla, 2 en Morelos y 1 en Tlaxcala.
- Consecuencias legales de no cumplir con las normativas sobre las vibraciones en México:
- Multas que van de 250 a 5,000 días conforme al valor de la UMA.
- Sanciones monetarias que van desde 18,872 hasta 377,450 pesos.
- Restricción de acceso a los lugares afectados.
Las empresas o industrias más afectadas por las vibraciones en México son aquellas que cuentan con equipos motorizados que generan este riesgo. Según un estudio realizado en una empresa metal-mecánica en Monterrey, se encontró que el 65% de los trabajadores encuestados presentaron trastornos musculo-esqueléticos relacionados con la exposición a vibraciones. Además, se descubrió que el 80% de estos trabajadores estaban expuestos a niveles de vibración que excedían los permitidos por la Norma Oficial Mexicana 024. Los puestos más afectados por las vibraciones fueron los operadores, grafiteros y ayudantes de tratamiento térmico de las prensas. Las partes del cuerpo más afectadas fueron la espalda, el cuello y la mano derecha.
En la industria metal-mecánica, las vibraciones pueden representar un riesgo significativo para los trabajadores. Los operadores de máquinas, grafiteros y ayudantes de tratamiento térmico de las prensas se encuentran expuestos a niveles de vibración que superan los límites establecidos. Esto puede provocar trastornos musculo-esqueléticos que afectan principalmente la espalda, el cuello y la mano derecha. Estos trastornos pueden resultar en molestias y limitaciones en la capacidad de realizar tareas laborales de manera eficiente. Es necesario implementar medidas de prevención y control para reducir los efectos dañinos de las vibraciones en estos trabajadores.
Otra industria especialmente vulnerable a las vibraciones es la construcción. Los trabajadores que manejan maquinaria pesada, como excavadoras y martillos hidráulicos, están expuestos a niveles de vibración que pueden afectar su salud y bienestar. Las vibraciones pueden causar trastornos musculo-esqueléticos, problemas de circulación y daños en los nervios. Además, la exposición prolongada a estas vibraciones puede resultar en enfermedades como la enfermedad de Raynaud, que afecta la circulación sanguínea en las manos y pies. Es fundamental que las empresas de la industria de la construcción implementen medidas de control y protección para minimizar los riesgos asociados con las vibraciones.
La industria del transporte también se ve afectada por las vibraciones. Los conductores de vehículos comerciales, como camiones y autobuses, están expuestos a vibraciones constantes durante sus jornadas laborales. Esto puede resultar en la aparición de trastornos musculo-esqueléticos, especialmente en la espalda y el cuello. Además, las vibraciones pueden afectar la concentración y el rendimiento de los conductores, lo que aumenta el riesgo de accidentes de tráfico. Es esencial que las empresas de transporte implementen medidas para reducir los niveles de vibración en los vehículos y proporcionen a los conductores el equipo adecuado para minimizar los efectos negativos de las vibraciones.
Tecnologías y métodos para controlar las vibraciones en México
En México, existen diversas tecnologías y métodos que permiten controlar las vibraciones en el trabajo. La Norma Oficial Mexicana NOM-024-STPS-1993 establece los criterios sobre protección de la salud y la seguridad de los trabajadores frente a las vibraciones mecánicas, clasificándolas en dos categorías principales: vibraciones en cuerpo entero y vibraciones en extremidades superiores.
Vibraciones en cuerpo entero: Este tipo de vibraciones son globales y afectan a todo el organismo. Se producen principalmente por el uso de vehículos, máquinas o plataformas de trabajo. Las vibraciones en cuerpo entero pueden ocasionar dolor lumbar y abdominal, cambios degenerativos en la columna vertebral, problemas digestivos, dificultades urinarias, trastornos visuales, problemas de equilibrio, falta de sueño y retraso en el tiempo de reacción.
Vibraciones en extremidades superiores: Estas vibraciones son emitidas por herramientas o equipos de trabajo como taladros, desbrozadoras o martillos de cincelado. Su exposición prolongada puede provocar trastornos vasculares, del hueso y las articulaciones, neurológicos y musculares.
Para controlar y prevenir las vibraciones en el trabajo, se recomienda adoptar diferentes medidas técnicas y preventivas. Algunas de estas medidas incluyen:
- Dotar a las máquinas de amortiguadores para reducir las vibraciones transmitidas al trabajador.
- Utilizar herramientas que generen la menor cantidad de vibraciones posibles.
- Emplear medios de protección personal, como guantes antivibratorios, para minimizar la exposición directa.
- Fijar adecuadamente las máquinas a su base, evitando movimientos innecesarios.
- Realizar mantenimientos periódicos a las máquinas, para asegurar su correcto funcionamiento y reducir las vibraciones.
- Limitar el tiempo de exposición a las vibraciones, estableciendo pausas regulares durante la jornada laboral.
- Alternar el trabajo con otras herramientas que no generen vibraciones.
- Realizar reconocimientos médicos específicos anuales para evaluar el estado de afectación de las personas expuestas a vibraciones.
Es vital que las empresas evalúen los riesgos y establezcan medidas preventivas eficaces para eliminar o reducir las vibraciones en el trabajo. De esta manera, se contribuye a proteger la salud y seguridad de los trabajadores, evitando posibles complicaciones y problemas derivados de la exposición prolongada a vibraciones.