Análise do Nível de Vibração em Plataformas Vibratórias pela ISO 2631.pdf

Anlise do Nvel de Vibrao em Plataformas Vibratrias para Condicionamento Fsico Frente Norma ISO 2631

Alessandro Limberger Cargnelutti1Juan Pablo Raggio Quintas2

Herbert Martins Gomes3

Resumo

Este trabalho consiste no estudo da vibrao de corpo inteiro como resultado da realizao de exerccios em plataformas vibratrias. Tem por objetivo avaliar os nveis vibratrios a que os usurios dessas plataformas esto submetidos, e para tanto foram realizadas medies em trs diferentes plataformas com dois indivduos de massas diferentes a fim de verificar como se da a variao da acelerao com a frequncia de operao, e se existe diferena nos nveis de acelerao conforme a massa do usurio para o mesmo regime de operao. Cada plataforma foi avaliada conforme seus regimes usuais, e as aceleraes obtidas em cada regime de operao foram ento compilados para a simulao de rotinas de treino equivalentes a 20 minutos de exposio diria. Cada uma das rotinas foi confrontada com as curvas que determinam os valores limite de exposio dirio (VLE), de acordo com a norma ISO 2631-1 (1997), a fim de classificar qual o potencial de riscos a sade que a exposio s vibraes pode oferecer. Os resultados obtidos mostram que a utilizao das plataformas deve ter algum tipo de controle, j que as rotinas simuladas forneceram aceleraes que segundo a norma, em longo prazo, tem grande potencial de oferecer riscos sade.

Palavras-chave: Vibrao transmitida ao corpo inteiro, Plataformas vibratrias, Exposio diria vibrao.

1 Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Dep. Engenharia Mecnica, Graduando em Eng. Mecnica, Av. Sarmento Leite, 425, sala 202, 2. Andar, 90050-170 Porto Alegre RS Brazil. E-mail: [email protected].

2 Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Dep. Engenharia Mecnica, Graduando em Eng. Mecnica, Av. Sarmento Leite, 425, sala 202, 2. Andar, 90050-170 Porto Alegre RS Brazil. E-mail:-mail: [email protected].

3 Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Dep. Engenharia Mecnica, Graduando em Eng. Mecnica, Av. Sarmento Leite, 425, sala 202, 2. Andar, 90050-170 Porto Alegre RS Brazil. E-mail:-mail: [email protected].

1 Introduo

A vibrao age no corpo humano em diversas situaes, na conduo de veculos automotores, ope-rao de mquinas e ferramentas at durante atividades fsicas. Segundo Becker (2006) a vibrao est presente em qualquer sistema mecnico que se mova, diferindo de um sistema para outro apenas em nvel e contedo espectral. Quando uma pessoa est exposta a essa vibra-o, as caractersticas do movimento, alia das ao tempo de exposio, vo definir se e em que grau a vibrao do sistema poder ser nociva ao corpo humano.

Este trabalho consiste na realizao de medi-es do nvel de vibrao em diferentes modelos de plataformas vibratrias, utilizadas para condiciona-mento fsico com o objetivo de verificar se os resultados obtidos esto dentro dos limites seguros para a sade

humana, utilizando-se como referncia a norma ISO 2631-1 (1997).

1.1 Justificativa

As consequncias da vibrao em projetos de engenharia tm sido motivo de pesquisas de longa data. Essas pesquisas eram, sobretudo, voltadas para anlises dos efeitos das vibraes em estruturas, componentes de mquinas e no estudo determinstico de sua resistncia mecnica quanto exposio a vibraes. Engenheiros descobriam que a exposio vibrao poderia danificar e causar o mau funcionamento desses componentes. Sabendo-se do potencial malfico das vibraes para estruturas e equipamentos em geral, surgiu ento outra preocupao, conhecer o comportamento do corpo hu-mano quando submetido a vibraes mecnicas.

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Pesquisas referentes utilizao da vibrao como fenmeno atuante no melhoramento do con-dicionamento fsico se iniciaram na antiga Unio So-vitica na dcada de 1970. Surgia ento o conceito da plataforma vibratria para servir como preparao aos cosmonautas inseridos no programa de explorao do espao, j que esses apresentavam perda de massa ssea e muscular em resultado da ausncia de gravida-de (Issutin, 1999).

Em tempos onde a cultura ao corpo e a preocupao com a sade est cada vez mais em evidncia, novas tecnologias surgem e equipamentos para condicionamento fsico esto em constante apri-moramento. Impulsionada pela grande quantidade de artigos revelando os benefcios da vibrao em tra-tamentos estticos, fisioterpicos e de desempenho nos seres humanos, ocorreu a popularizao do uso da vibrao como coadjuvante da atividade fsica.

Em virtude do aumento do interesse nesse tipo de exerccio que cresce a necessidade da realizao de novas pesquisas, as quais possam certificar se as plataformas vibratrias produzam unicamente bene-fcios e bem estar aos usurios. Para tanto o presente trabalho tem como objetivos principais:

i) medir os nveis de vibrao a que os usurios de plataformas vibratrias esto submetidos por meio de experimentos prticos realizados em trs diferentes tipos de aparelhos, e com dois indivduos de massas diferentes. Cada aparelho ser avaliado nas faixas de frequncia nas quais usualmente utilizado;

ii) de posse dos dados experimentais e com base na ISO 2631-1, 1997 Mechanical vibration and shock evaluation of human esposure to whole-body vibration Part 1: General Requeriments investigar qual o potencial de riscos sade quando realizados exerccios a longo prazo, comparando-se os dados com os grficos fornecidos pela norma;

iii) por fim, estimar qual o tempo limite de expo-sio s vibraes sem que possa acarretar algum tipo de risco/prejuzo sua sade.

2 Breve Reviso da Literatura

2.1 Exposio do corpo humano vibrao

2.1.1 Os efeitos positivos da vibrao

Inmeros artigos publicados relatam os bene-fcios da utilizao das plataformas vibratrias para condicionamento fsico. Jordan et al. (2005) relatam

que um excelente exemplo dos benefcios da vibrao para a sade da populao em geral o acrscimo da massa ssea aps uma exposio em longo prazo ao treinamento com vibrao de corpo inteiro, um efeito que pode ser importante na preveno da osteoporose. Bogaerts et al. (2007) relatam que o treino com plataforma vibratria pode ser visto como um mtodo de treino cardiovascular, sem aumentar os riscos de leso no corao, se comparado com mtodos de treino tradicionais. Alm do mais, seus estudos mostraram que treinos com vibrao requerem a metade do tempo de um programa de treino convencional para se obter os mesmos resultados.

Delecluse et al. (2003) realizaram um estudo mostrando que o acrscimo de fora aps treinos realizados em plataforma vibratria no eram atribudos ao efeito placebo. A plataforma utilizada nesse estudo produzia vibraes verticais com frequncias entre 35 e 40 Hz, gerando uma acelerao que variava entre 2,28 g e 5,09 g. Algumas pessoas foram submetidas aos mesmos exerccios somente escutando o rudo do motor e submetidos a uma pequena vibrao que gerava apenas 0,40 g. Os resultados mostraram que o grupo que foi submetido ao treino com vibrao efetiva apresentou significantes melhoras em resistncia e fora muscular, enquanto que o grupo submetido ao treinamento placebo no apresentou acrscimos considerveis no seu desempenho muscular.

2.1.2 Os efeitos negativos da vibrao

Havendo contato direto entre o corpo humano e a plataforma as vibraes transmitidas podem causar efeitos que dependem de caractersticas fsicas individuais de cada pessoa, e tambm do tempo de exposio a essa vibrao. Segundo Griffin (2001) e Ishitake et al. (2000) determinadas faixas de frequncia e nveis de acelerao relacionados podem apresentar no corpo humano as seguintes consequncias:

a) na atividade muscular/postural, na faixa de 1 a 30 Hz, as pessoas apresentam reflexos lentos e dificuldades para manter a postura;

b) no sistema cardiovascular, em frequncias inferiores a 20 Hz, apresentam um aumento da frequncia cardaca;

c) aparentemente existem alteraes de venti-lao pulmonar e taxa respiratria com vibraes na ordem de 4,9 m/s na faixa de 1 a 10 Hz;

Cada segmento do corpo humano apresenta fre-quncias naturais distintas. Se uma frequncia externa de vibrao coincide com a frequncia natural de algum segmento do corpo, ocorre ressonncia, que implica

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Alessandro Limberger Cargnelutti, Juan Pablo Raggio Quintas, Herbert Martins Gomes

amplificao do movimento (Wasserman, 1987). As principais frequncias de ressonncia do corpo humano so mostradas na Figura 1.

Griffin et al. (1998) relatam que a exposio crnica vibrao ocupacional pode apresentar diversos efeitos colaterais negativos, como vertigens, alteraes hemodinmicas, dor lombar e alteraes na viso. Os efeitos relatados pelos autores, somados s concluses de outros estudos, mostram que para frequncias de 30 Hz ou mais que se d a maior suscetibilidade dos humanos s consequncias negativas da vibrao.

2.2 Metodologia para avaliao da vibrao

Segundo Mester (2006) a dificuldade em for-mular uma norma para o uso seguro da vibrao como atividade fsica se deve pelo fato de existir, nesse caso, muitos parmetros envolvidos. Entre esses parmetros, estariam: frequncia, amplitude de vibrao, intensidade, carga, durao de cada treino, tempo de descanso entre as sries de exerccios, o perodo total de treinamento, a posio do corpo com relao plataforma e assim por diante. A partir disso, optou-se pela norma ISO 2631-1 1997 Mechanical vibration and shock evaluation of human esposure to whole-body vibration para servir de referncia no que diz respeito ao risco apresentado sade mediante exposio do corpo humano a deter-minado nvel de vibrao.

Figura 1 Principais frequncias de ressonncia para segmentos do corpo humano representado

por um sistema massa-mola-amortecedor(Bruel e Kjaer, 2000).

2.2.1 Aplicabilidade da norma ISO 2631-1

Basicamente a aplicabilidade dos mtodos da norma ISO 2631-1 para avaliao de vibraes no

corpo humano definida pelo fator de pico. O fator de pico definido como a razo entre o mdulo do maior valor instantneo da acelerao ponderada e o valor rms da mesma acelerao, como expresso por:

| ( ) |wp

w

mx a tF

a= (1)

onde mx|aw(t)| o maior valor instantneo da ace-lerao ponderada e aw o valor rms correspondente essa acelerao.

Dessa forma a norma estabelece que para vibra-es com fator de pico menor ou igual a nove, a avaliao por meio dos mtodos indicados pela ISO 2631-1 so suficientes. Para fatores de pico superiores a nove a norma classifica como vibrao por impacto, e para tal no se aplica os mtodos apresentados neste trabalho.

3 Materiais e Mtodos

3.1 Norma ISO 2631-1 (1997)

A norma ISO 2631-1 define mtodos para me-dio da vibrao peridica, aleatria e transiente no corpo inteiro, determinando em que grau a exposio quele nvel de vibrao ser aceitvel de acordo com trs nveis de severidade: (a) limite de conforto; (b) limite de perda de eficincia causado por fadiga, que est relacionado preservao da eficincia na atividade e relevante para operadores de mquinas, equipamentos e condutores de veculos automotores; (c) limite de exposio que oferece perigo sade, o qual servir de referncia para este trabalho. A metodologia para esse caso se encontra no anexo B da norma.

Essa norma oferece parmetros para anlise das vibraes basicamente para as posies em p, sentado ou deitado, sendo que para a anlise dos efeitos vi-bratrios das plataformas sero consideradas apenas duas delas, em p e sentado.

3.1.1 Orientao da medio

A vibrao deve ser medida a partir de um sistema de coordenadas que se origina no ponto em que a mesma est agindo no corpo humano, de acordo com os sistemas de coordenadas mostrados na Figura 2. As medidas sero realizadas em duas posies, com a pessoa sentada no aparelho, sem encosto e sem apoio das mos e com a pessoa em p, posies essas comuns no uso do equipamento e indicado nos manuais dos aparelhos. A norma ISO 2631-1 diz que as medidas para a pessoa sentada devem ser realizadas na rea de sustentao principal, abaixo do cccix, para a pessoa



em p devem ser realizadas o mais prximo possvel do apoio dos ps.

3.1.2 Avaliao da vibrao

A anlise por meio da norma ISO 2631-1 rea-lizada em termos da acelerao ponderada (rms) em relao a um sistema de coordenadas. Dependendo da posio de contato com a vibrao, a avaliao deve ser ponderada com diferentes pesos. A acelerao rms ponderada calculada com a seguinte expresso:

2 1/ 2

01[ ( ) ]

T

w wa a t dtT= (2)

onde aw (t) a acelerao ponderada em funo do tempo em m/s e T a durao da medio em segundos.

Figura 2 Sistemas de coordenadas (ISO 2631-1, 1997).

Segundo Becker (2006) as formas diretas de quantificar o movimento oscilatrio, baseadas no valor rms no levam em conta os possveis efeitos gerados por diferentes frequncias. Dessa forma, para alguns parmetros, tais como a acelerao rms, possvel verificar diferentes efeitos no corpo humano para con-tedos espectrais de valores iguais. Esse fato torna os valores obtidos experimentalmente sem validade para o caso da biodinmica, j que essa necessita valores que correspondam diretamente magnitude de vibrao com o efeito sobre o corpo humano. Com a finalidade de corrigir esse problema foram geradas curvas de ponderao, indicadas pela ISO 2631-1:1997, para as medies do movimento oscilatrio do corpo humano. A Figura 3 apresenta as principais curvas de ponderao utilizadas na ISO 2631-1, essas representam fatores que atribuem pesos diferentes para movimentos com frequncias diferentes. A curva Wk serve para ponderar as vibraes medidas na direo vertical (eixo z), e a curva Wd deve ser utilizada para ponderar vibraes na direo horizontal (eixos x e y).

Apesar de ficar evidente em funo da carac-terstica de vibrao vertical das plataformas que o eixo z apresentar os valores mais significantes de acelerao, realizam-se as medies dos valores de acelerao ponderada nos eixos x, y e z, representados por awx, awy e awz, dados em m/s, apresentam-se na Tabela 1 os fatores multiplicadores ki, os quais atribuem pesos diferentes para cada eixo de coordenadas de acordo com a medio realizada. Griffin (1998) jus-tifica a aplicao desses fatores, pois segundo ele, a vibrao em diferentes frequncias pode produzir diferentes sensaes em cada segmento do corpo se-gundo os eixos coordenados indicados na Figura 2.

Figura 3 Curvas de ponderao Wd e Wk em funo da frequncia (ISO 2631-1, 1997).



Para o eixo z utilizado o fator unitrio, tendo em vista a existncia, para esse eixo, de grande nmero de dados experimentais e consequentemente maior con-fiabilidade. J para aceleraes nos eixos x e y, utiliza-se um fator de segurana igual a 1,4 em funo da falta de dados em que se possa depositar maior confiana.

A partir desses valores, aplicando a soma dos quadrados da acelerao de cada componente multi-plica dos pelo quadrado do fator de multiplicao especfico, obtm-se a acelerao rms compensada aw corresponden te vibrao total, conforme:

2 2 2( ) ( ) ( )w x wx y wy z wza k a k a k a= + + (3)

onde aw a acelerao combinada ponderada em m/s, kx, ky e kz so os fatores multiplicadores respectivos para cada eixo, e awx, awy e awz so valores de acelerao ponderada nos eixos x, y e z, respectivamente.

A norma indica que o tempo de medio deve ter a durao necessria para assegurar razovel preciso estatstica a fim de garantir que a vibrao medida representativa da exposio total avaliada. Assumindo -se que os efeitos da vibrao so relacionados com energia, dois diferentes tempos de exposio dirios so equivalentes quando:

1/ 4 1/ 41 1 2 2w wa T a T= (4)

onde aw1 e aw2 so valores de aceleraes ponderadas rms para a primeira e a segunda exposio em m/s, respectivamente. T1 e T2 so as duraes correspondentes para a primeira e a segunda exposio, em [s].

Outros estudos indicam a dependncia do tempo de acordo com a seguinte relao:

1/ 4 1/ 41 1 2 2w wa T a T= (5)

importante salientar que, para o caso do trei-namento em plataformas vibratrias, os usurios so submetidos ha certo nmero de sries com vibrao em diferentes nveis e tempos para cada srie, dessa forma,

a magnitude total equivalente em energia de vibrao dada segundo:

21/ 2 1/ 4

, 1 2 2[ ]wi i

w e wi

a Ta a T

T= =

(6)

onde aw,e a magnitude equivalente de vibrao (ace-lerao rms em m/s) para o somatrio de todos os tempos Ti, em [s], e awi a magnitude de vibrao (ace-lerao rms em m/s) para um exposio Ti, em [s].

A norma ainda define que, para uma dada ex-posio vibrao, para que se avalie a existncia de risco sade necessrio comparar os valores medidos em termos de acelerao com os valores limites para exposio diria vibrao. A exposio diria vibrao, definida aqui como A(8), pode ser entendida como um valor de acelerao correspondente para um perodo total de exposio de oito horas dirias da acelerao medida em um determinado tempo T. Sua expresso :

,0

(8) w eT

A aT

= (7)

onde aw,e a vibrao total equivalente em m/s dada pela expresso (6), sendo que, para casos onde haja ape-nas um perodo de exposio, aw,e pode ser substitudo por aw, definido como a acelerao ponderada combi-nada nos trs eixos dada pela equao (3), e T0 uma durao de referncia de oito horas. O tempo de referncia T0 (oito horas) adotado a fim de facilitar comparaes entre exposies dirias vibrao de di-ferentes duraes.

Ento para poder avaliar se uma determinada exposio vibrao est ou no sendo prejudicial sade, comparamos a exposio diria vibrao (A(8)) aos limites fornecidos pela norma. O limite utilizado nesse caso como referncia para a anlise do risco sade chamado VLE (Valor Limite de Exposio), o qual indica, segundo a ISO 2631-1, o valor limite de exposio acima do qual existe grande potencial da

Tabela 1 Guia para aplicao dos fatores de ponderao para anlise quanto aos riscos sade (ISO 2631-1, 1997).

FATORES DE PONDERAO ANLISE QUANTO SADE Corpo inteiro em p Corpo inteiro sentado Eixo X Eixo Y Eixo Z Eixo X Eixo Y Eixo Z Curvas de ponderao Wd Wd Wk Wd Wd Wk Fator multiplicador (k) 1,4 1,4 1,0 1,4 1,4 1,0



ocorrncia de riscos sade, devendo ser tomadas providncias imediatas para diminuir a exposio.

A norma inicialmente fornece duas expresses para obter esses limites, que foram apresentadas como expresses (4) e (5). Neste trabalho, em se tratando de uma anlise da exposio para um perodo de exposio equivalente a oito horas dirias, utiliza-se a equao onde os limites de exposio resultam em valores menores, visando maior segurana. As linhas indicadas na legenda do grfico da Figura 4 representam o valor limite de exposio de acordo com as equaes (4), em azul e (5), em amarelo. Dessa forma, considera-se que valores obtidos acima da linha azul gerada pela equao (4) significam alto potencial de riscos sade. No grfico tambm possvel observar o valor limite de exposio (VLE) por meio da linha vermelha projetada no eixo das ordenadas a partir do ponto de interseco entre a linha de tempo equivalente a oito horas de exposio e a linha de VLE fornecida pela expresso (4).

3.1.3 Equipamento

Para a medio da acelerao ponderada (rms) o instrumento utilizado o VI 400-PRO, trata-se de um equipamento utilizado especialmente para medio de acelerao no corpo humano. O aparelho l as ace-leraes por meio dos transdutores que reproduzem o movimento que est sendo absorvido pelo corpo, e

ento envia sinais eltricos proporcionais a acelerao gerada pela vibrao. Os transdutores para esse caso, de acelerao em corpo inteiro, ficam localizados em um dispositivo chamado seatpad, o qual est de acordo com a norma e fica localizado na interface entre a base de medio e o local de apoio do corpo humano. ressaltada aqui a importncia do correto posicionamento do seatpad para leitura das aceleraes, fixando-o de forma que impea que o movimento do acelermetro/transdutor seja diferente do movimento do corpo. Na Figura 5 tem-se uma imagem do aparelho junto com o seatpad e em seguida, na Figura 6, uma representao em corte do seatpad.

Figura 5 Kit de Medio de vibraes VI 400-PRO (Fonte: Autor).

Figura 4 Grfico indicando as zonas de segurana (verde), precauo(amarelo) e risco (vermelho)adaptado da ISO 2631-1:1997. (ISO 2631-1, 1997).



Tendo em vista a capacidade das plataformas em estabilizar rapidamente em regime para a frequncia escolhida, o aparelho assegura para pequenos intervalos de tempo de medio uma satisfatria preciso esta-tstica, garantindo-se, em se tratando de acelerao rms, a representatividade da vibrao avaliada em relao exposio total quelas condies/regimes.

3.1.4 Plataformas avaliadas

Sero utilizadas nas medies e avaliaes trs diferentes tipos de plataformas vibratrias. As mesmas

sero postas prova operando em diferentes fre-quncias, respeitando-se os limites de cada aparelho, e tambm com o objetivo de simular as frequncias geralmente utilizadas nos treinos reais com cada aparelho. As plataformas utilizadas foram: Power Plate My5, Maxxi Plate e Merit Fitness V1000. Na Tabela 2 so apresentados alguns dados tcnicos de cada plataforma.

Na Figura 7 apresentam-se os trs modelos de plataforma utilizados nos experimentos, lembran-do-se que todas estavam em condies normais de operao.

Tabela 2 Caractersticas das plataformas utilizadas nas medies.

Caracterstica Power plate my5 Maxxi plate Merit fitness V1000 Capacidade 136 kg 120 kg 120 kg Frequncia 30 Hz 40 Hz 10 Hz a 35 Hz 20 Hz a 55 Hz Ajuste de frequncia Incremento de 1Hz Incremento de 1Hz Incremento de 5Hz Ajuste do tempo 30 s ou 60 s 30 s ou 60 s 30 s ou 60 s Ajuste da amplitude alta ou baixa no possui no possui Dimenses da plataforma 69 cm x 59 cm 65 cm x 70 cm 63 cm x75 cm Massa do aparelho 90 kg 67 kg 52 kg Alimentao de fora 90-290VAC, 50/60 Hz 110-127VAC, 50/60 Hz 110-127VAC, 50/60 Hz Potncia nominal 350 W no fornecido 560 W Tipo de vibrao Vibrao vert. Oscilatria Vibrao vert.

Figura 6 Representao em corte do seatpad padronizado para medies (ISO 2631-1,1997).

Figura 7 Modelos de plataformas utilizados nas medies(Fonte: Autor).



3.1.5 Posies medidas

Nas plataformas em questo o usurio entra em contato com as vibraes da plataforma por meio da base do aparelho; observa-se que na posio ereta o usurio recebe as vibraes da plataforma nos ps, que formam o apoio principal. No segundo caso a pessoa estar sentada na base da plataforma, sem apoio nas costas e das mos, podemos observar as posies de medio na Figura 8.

No estudo dos nveis de vibrao nas plataformas vibratrias ser dada nfase para as vibraes de corpo inteiro, para as quais tem-se as diretrizes determinadas pela norma ISO 2631-1. No entanto para posio ereta percebe-se que o usurio mantm contato das mos com o aparelho, a intensidade e as consequncias dessa vibrao para o mesmo no sero motivo de estudo no presente trabalho, sendo desconsideradas nas anlises e sendo uma sugesto para futuras medies e conti-nuao da investigao deste trabalho.

3.1.6 Regimes de operao avaliados

Para cada aparelho as medies foram realiza-das nas frequncias mais utilizadas em condies

normais de treino, segundo seu manual e relatos dos usurios. Tambm foram realizadas medies em duas pessoas de massas diferentes, a fim de verificar como a acelerao varia conforme a variao da massa do usurio. Foram realizadas medies em 12 regimes de operao, sendo duas pessoas para cada regime, totalizando 24 resultados em acelerao, sendo que na Tabela 3 a seguir apresentam-se os valores de fre-quncia e massa dos usurios que participaram das medies para cada modelo avaliado.

4 Resultados e Anlises

4.1 Das medidas de acelerao combinada ponderada

Para dar incio ao estudo da possvel ocorrncia de riscos sade mediante a utilizao das plataformas, sero visualizados por meio de grficos os resultados da avaliao das aceleraes rms ponderadas, obtidas para cada modelo de plataforma. Esses resultados de acelerao combinada (eixo x, y e z) ponderada pela frequncia foram obtidos diretamente do software QuestSuite Professional II, o qual torna possvel a visualizao dos dados experimentais obtidos com o

Tabela 3 Frequncias de vibrao e massas dos usurios para os testes.

Frequncia Power plate my5 Maxxi plate Merit fitness v1000 P Sentado P Sentado P Sentado 15 Hz 87/70 kg 25 Hz 87/70 kg 87/48 kg 87/48 kg 35 Hz 87/46 kg 87/46 kg 87/70 kg - 87/48 kg 40 Hz 87/46 kg 87/46 kg 87/48 kg 55 Hz 87/48 kg

Figura 8 Posies para medio das vibraes transmitidas pela plataforma (Fonte: Autor).



instrumento VI 400-PRO, utilizado nas medies. Na Figura 9 apresentam-se os resultados de acelerao para cada plataforma sendo que para os modelos Power Plate My5 e Merit Fitness V1000 tm-se resultados para duas posies de medio, sentado e em p, e para o modelo Maxxi Plate apresenta-se unicamente resultados para a posio em p.

Nos grficos cada coluna representa uma me-dio, os valores de acelerao vistos nos eixos dasordenadas so obtidos mediante a equao (3). O pro-cesso de obteno dos valores de acelerao combinada ponderada realizado diretamente pelo aparelho, que l as aceleraes obtidas nos trs eixos (x, y e z), pondera de acordo com as curvas de ponderao (Wd e Wk) visualizadas na Figura 3 e ento aplica na expresso (3) juntamente aos fatores multiplicadores (Ki) apresentados na tabela 1, obtendo se aw, acelerao combinada ponderada. No eixo das abscissas tem-se as frequncias desenvolvidas durante a medio. Para cada aparelho deve-se observar ainda a legenda que contm a identificao do usurio de acordo com a massa (M).

importante ressaltar que a massa de um dos usurios diferente para cada modelo. Tambm pode ser observada a ausncia de valores referentes posio sentada para o modelo Maxxi Plate, tendo em vista que para esse aparelho, que tem vibrao do tipo oscilatria, a colocao do seatpad logo abaixo do cccix como indica a norma, no representaria de for-ma satisfatria a vibrao, j que nessa posio (centro da plataforma) existe um eixo neutro praticamente isento de vibrao.

4.1.1 Da variao da acelerao com a frequncia

Com o grfico da Figura 9 verifica-se a tendn-cia de aumento da acelerao com o aumento da fre-quncia de excitao. Para todos os regimes estudados foram constatados aumentos na acelerao, que varia-ram entre 1,94% para a massa de 87 kg na posio sentada no aparelho Power Plate, quando a frequncia variou de 35 para 40 Hz at a mxima variao registra-da equivalente 147,82% para a massa de 70 kg em p no aparelho Maxxi Plate, quando elevou-se a frequncia de 15 para 25 Hz. possvel visualizar tambm que o aparelho Maxxi Plate apresentou em geral as maiores taxas de aumento da acelerao de acordo com a fre-quncia, variando entre 6,84% 14,78% para cada Hertz de incremento na frequncia. O modelo Power Plate My5 registrou aumentos entre 0,39% a 3,40% em acelerao para cada acrscimo de 1 Hz na frequncia, j as taxas para o aparelho Merit Fitness V1000 ficaram entre 0,17% e 5,85% de acrscimo para cada Hertz. vlido esclarecer que a variao da por centagem de acrscimo em acelerao, em funo de cada Hertz de incremento em frequncia, no pode ser considerada uma relao linear, pois foi utilizada somente como uma forma de comparao entre os modelos de pla-taforma, j que essas no apresentavam nas medies variaes iguais de frequncia para cada regime.

4.1.2 Da variao da acelerao com a massa

De forma intuitiva acreditava-se que o aumento

Figura 9 Grfico de aceleraes combinadas ponderadas medidas nas plataformas.

Grfico indicador das aceleraes obtidas nas medies



da carga sobre o aparelho resultasse em aceleraes menores nos usurios, porm, na maioria dos casos, no foi o que ocorreu. Em apenas trs dos doze regimes de operao foram obtidos valores de acelerao maio-res para o usurio com massa menor. Os trs casos ocorreram no aparelho Merit Fitness V1000, um deles em posio ereta e dois na posio sentada. Para a posio ereta esse foi o nico regime que apresentou menor acelerao para o usurio de maior massa. Pelo fato de no se conhecer neste momento qual o grau da variao da acelerao com a massa, mas sabendo-se da grande possibilidade de no haver para esse caso uma relao linear, no se pode tirar maiores concluses para o ocorrido sem antes realizar medies para cada massa em intervalos menores de frequncia, e ento ter um banco de dados experimentais com os quais se possa averiguar essa relao com mais preciso. Tudo leva a crer que os aparelhos estudados tm algum dispositivo que compensa o fato de haver mais massa para vibrar, elevando-se a intensidade de vibrao, entretanto, no que se pode perceber, em vrios casos, esse aumento mostrou-se maior que o necessrio (o aparelho no manteve a acelerao constante com o aumento da massa (usurio) colocada a vibrar). Isso indica que h um controle muito fraco do nvel de vibrao que se est impondo ao usurio do aparelho.

importante salientar que, segundo a norma ISO 2631-1, diferentes posturas dos usurios podem acarretar variaes nas medidas de acelerao, fato esse que pode justificar os resultados para a posio sentada, pois mesmo os dois indivduos estando exatamente no mesmo ponto de apoio sobre a plataforma, podem apre-sentar uma distribuio de peso diferente em funo da altura. O aparelho que registrou as menores variaes em acelerao, conforme aumento de massa do usurio, foi o Power Plate My5, registrando para a posio sentada aumentos em acelerao de 0,02 e 0,07%/ kg para as frequncias de 40 e 35 Hz, respectivamente. O aparelho Maxxi Plate apresentou valores entre 0,41 e 0,64%/ kg, j as maiores variaes se deram para o modelo Merit Fitness V1000, onde foram registrados

aumentos de 0,71 e 1,12% nos nveis de acelerao para cada quilograma. Vale lembrar novamente que as relaes de variao entre acelerao e massa no se tratam de relaes lineares, e foram somente utiliza-das como uma base de comparao entre os modelos de plataformas, j que no foi possvel realizar as medies em diferentes plataformas com usurios de mesma massa.

4.2 Da exposio diria

Para avaliar a exposio diria s vibraes necessrio que se conhea o tempo que o usurio per-manece efetivamente recebendo o estmulo vibratrio durante a rotina de treino. Dessa forma, para efeito de comparao, foi estipulada uma rotina de 20 min. de exerccios dirios, na qual os usurios ficam sub-metidos a uma combinao das vibraes medidas para as plataformas em regime de trabalho durante os ex-perimentos. A partir dos regimes de operao medidos foram simuladas as seguintes rotinas de treino dirio.

Com os valores de acelerao para cada regi-me em mos e considerando-se os tempos parciais apresentados na Tabela 4, foi aplicada a metodologia apresentada na seo anterior e ento calculadas asaceleraes rms combinadas para cada rotina, repre-sentadas no grfico da Figura 10. A partir da expresso (7) foram obtidas as aceleraes equivalentes para o tempo de oito horas (A(8h)) a fim de compar-las com o valor limite de exposio para oito horas dirias (VLE(8h)). Com base nos valores de acelerao apontados no grfico da Figura 10, possvel afirmar que nas trs rotinas simuladas as aceleraes s quais o usurio fica submetido encontram-se na zona de alto risco para a sade. Considerando-se essas rotinas de acordo com as recomendaes da norma ISO 2631-1 deveriam ser tomadas providncias imediatas para a diminuio da exposio vibrao.

possvel verificar que mesmo ao simular di-ferentes rotinas buscando-se igualar o tempo de ex-posio se manteve a tendncia apresentada para cada

Tabela 4 Rotinas simuladas de treino dirio divididas por modelo de aparelho.

Rotina A Power Plate My5 Rotina B Merit Fitness V1000 Rotina C Maxxi Plate Freqncia Posio Tempo Freqncia Posio Tempo Freqncia Posio Tempo 35 Hz em p 8 min. 25 Hz em p 5 min. 15 Hz em p 8 min. 40 Hz em p 8 min. 40 Hz em p 5 min. 25 Hz em p 7 min. 35 Hz sentado 2 min. 55 Hz em p 5 min. 35 Hz em p 5 min. 40 Hz sentado 2 min. 25 Hz sentado 2,5 min. 35 Hz sentado 2,5 min. Tempo total/dia: 20 min 20 min 20 min



regime em separado, ou seja, aumento da acelerao resultante com aumento da massa, e tambm foi pos-svel verificar que o aparelho Maxxi Plate continuou apresentando os maiores nveis de acelerao, seguido pelo Power Plate My5 e apresentando os menores nveis, porm, no por isso aceitvel de acordo com a norma, o modelo Merit Fitness V1000. A partir da calculou-se o tempo de ex posio dirio considerado seguro de acordo com a norma para cada rotina e regime em separado.

5 Concluses

A partir da avaliao dos dados resultantes das medies de acelerao nas plataformas, mostrou-se evidente a existncia de uma relao proporcional entre o aumento da frequncia e o aumento da acelerao resultante transmitida ao usurio, o que de certa forma j era esperado. J o caso da variao da acelerao com a massa do usurio indica que os aparelhos analisados no apresentam um controle adequado da vibrao, de forma que assegure a aplicao da vibrao de maneira uniforme (constante) em condies diferentes de uso, ou seja, para pessoas com massas diferentes. Acreditava-se que selecionados tempo e frequncia para um determinado regime de operao, o aparelho deveria compensar de alguma forma a diferena de carga sobre ele, resultando na mesma acelerao

sobre o usurio, j que, em nenhum dos manuais de operao vistos, relaciona-se a massa do usurio com algum tipo de regulagem para intensidade de vibrao. Na realidade o que se viu que essa intensidade de vibrao geralmente determinada diretamente pela frequncia selecionada, mtodo esse que se mostrou inadequado, pois, para uma mesma frequncia de ope-rao, pessoas de massas diferentes ficam expostas a vibraes de nveis distintos.

Apesar da relao entre frequncia e acelerao se mostrar presente e incontestvel para todos os regimes mensurados, e nos trs modelos de plataforma avaliados inegvel a necessidade da realizao de maiores estudos no que diz respeito s plataformas, investigando-se com maiores detalhes diferentes mo-delos e seus regimes de operao a fim de conhecer o comportamento do corpo humano mediante tal ex-posio e sua relao com a acelerao resultante. Somente criando-se um banco de dados por meio da realizao de mais testes experimentais que no futuro ser possvel a elaborao de normas para a segura utilizao desse tipo de aparelho, apresentando-se de forma confivel tempos seguros para cada regime e rotina de exposio de acordo com as caractersticas de cada usurio.

Tendo-se em vista os nveis de acelerao obti-dos nas rotinas simuladas, que em sua totalidade ultra-passaram os valores limite de exposio dirio, fica claro que a exposio vibrao das plataformas vibratrias

Figura 10 Grfico apontando as aceleraes A(8h) para cada rotina simulada.



deve ter um controle mais eficaz por parte dos rgos de sade competentes, evidente a necessidade de uma homologao por parte do INMETRO referente comercializao desses aparelhos, indicando-se espe-cificaes mnimas para que se aceite os seus usos e tambm fazendo aluso aos riscos que a m utilizao do aparelho pode acarretar. importante salientar que as rotinas avaliadas foram simuladas, mas que o tempo de exposio dirio de 20 minutos foi determinado com base nos manuais e programas de treinamento existentes para os aparelhos avaliados. Vale lembrar tambm que para esse trabalho foram consideradas e mensuradas apenas as aceleraes de corpo inteiro, as quais foram avaliadas com base na norma ISO 2631-1 (1997), sendo que anlises da vibrao resultante para o sistema mo brao, que se d para alguns exerccios pode ser motivo de estudo em trabalhos futuros.

6 Referncias

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Documents

Análise do Nível de Vibração em Plataformas Vibratórias pela ISO 2631.pdf