REDUCCIÓN DE NIVELES DE RUIDO Y VIBRACIÓN EN UNA PLANTA ENSAMBLADORA DE VEHÍCULOS. REDUCTION OF NOISE AND VIBRATION LEVELS IN A CAR ASSEMBLY PLANT

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1 REDUCCIÓN DE NIVELES DE RUIDO Y VIBRACIÓN EN UNA PLANTA ENSAMBLADORA DE VEHÍCULOS. Escuela de Ingeniería Industrial. Facultad de Ingeniería. Universidad de Carabobo. Valencia. Estado Carabobo. Venezuela. hcarmonaa@yahoo.es Resumen: Este trabajo es una propuesta para controlar los niveles de ruido y las vibraciones que se perciben en el Departamento de Carrocería de una planta ensambladora de vehículos; el diagnóstico permitió conocer los focos de ruido y vibraciones que se presentan en el Departamento, basándose en los criterios establecidos en las Normas COVENIN y , la Norma ISO 5349, entre otras.. Los datos fueron obtenidos mediante sonometría, dosimetría y acelerómetro. La fase de análisis e interpretación de los resultados determinó que las Cabinas de Desbastado y Soldadura fueron las principales fuentes de ruido, seguidos del Área de Salvamento..Las fuentes de vibración fueron el martillo, esmeril neumático y los montacargas. Se propuso la incorporación de medidas de control como paneles absorbentes, pantallas, filtros de atenuación, uso de guantes anti vibración y un dispositivo en los asientos de los montacargas. Palabras clave: Herramientas de mano, ruido, vibraciones. REDUCTION OF NOISE AND VIBRATION LEVELS IN A CAR ASSEMBLY PLANT Abstract: This is a proposal to control the noise and vibration levels at a car body department of a car assembly plant. From the diagnosis, the noise and vibration sources at the department were determined, based on criteria established by the COVENIN and norms. Norm ISO 5349 was used, among others. The data were obtained from sound meter, dosimeter and accelerometer measurements. From the analysis and interpretation of the results, it was found that the welding and refining cabins were the main sound sources, followed by the rescue area. The hammer, the pneumatic emery and the forklift were the vibration sources. Certain steps to be taken were suggested in order to control noise and vibration, such as absorbent panels, screens, attenuation filters, use of vibration gloves and a certain device in the forklift s seats. Key words: Hand tools, noise, vibrations INTRODUCCIÓN El ruido es el contaminante ambiental más extendido de la modernidad, los procesos industriales son reconocidos como importantes focos generadores de este agresor físico que va de la mano con las vibraciones que en ocasiones son de tal potencia que afectan al trabajador, ambos agresores son considerados como factores de estrés para el ser humano, ocasionándole trastornos a su salud y problemas irreversibles. Frente al ruido y la vibración industrial y sus efectos dañinos sobre la salud, se han adoptado una serie de medidas con el objetivo de prevenir el riesgo laboral. Se desarrolla a lo largo de este trabajo un estudio técnico de las condiciones de ruido y vibraciones en una Planta Ensambladora de Vehículos. En consecuencia aparecen explicados los términos y procedimientos para evaluar el ruido y la vibración industrial, como preámbulo para el mejor entendimiento de los estudios técnicos hechos en los puestos de trabajo y en los propios trabajadores, específicamente del Departamento de Carrocería de la Planta, para determinar el nivel de riesgo de exposición. Se realizaron sonometrías de ambiente de trabajo y herramientas, dosimetrías en trabajadores y análisis de vibraciones en cuerpo entero y mano- brazo, con la finalidad de encontrar cuales son los tipos de ruido y las áreas más críticas de dicho Departamento, presentándose los mapas de ruido de cada una de ellas. METODOLOGÍA La idea primordial de este trabajo es el planteamiento teórico y detallado de propuestas para el control pasivo de ruido y las vibraciones con la finalidad de disminuir los niveles de estos factores de riesgo hasta valores permisibles por las Leyes, Normas y Reglamentos P

2 Venezolanos (Beranek y Vér, 1992; Bies y Hansen, 1996). El estudio realizado es de tipo descriptivo y transversal; de manera que se utilizó una investigación de campo, pues los datos de la misma fueron recabados en forma directa del piso de planta. Se llevaron a cabo las mediciones del nivel de ruido en el ambiente de trabajo, equipos y herramientas, así como también mediciones de vibración para determinar las aceleraciones en equipos y herramientas. Las fases de la investigación se detallan a continuación: Fase Nº1: Se realizó un estudio de Sonometría en las diferentes áreas operativas del Departamento de Carrocería, para determinar el nivel de ruido en el ambiente de trabajo; seguidamente se aplicó un estudio de Sonometría de herramientas, haciendo uso de grabaciones en las más ruidosas con las que cuenta el Departamento, a fin de determinar el espectro de ruido en bandas de octava generado por las mismas. De igual forma se hizo un estudio de vibraciones en las distintas herramientas, considerando aquellas con mayor torque, para obtener los valores de las aceleraciones generadas, y por último, se llevó a cabo un estudio de dosimetría para determinar la dosis de ruido a la cual eran expuestos los trabajadores que laboran en las áreas operativas del Departamento. Fase Nº2: Consistió en el análisis de los resultados obtenidos en la fase anterior, de los niveles y comportamiento del ruido y las vibraciones existentes, comparando los valores observados, con los Niveles Técnicos de Referencia de Exposición referidos en la LOPCYMAT en su artículo 68, y los estándares permisibles según las normas COVENIN y la COVENIN Adicionalmente el análisis de los espectros de las grabaciones del ruido emitido por los equipos y herramientas, mediante la utilización del software Audacity se obtuvieron las gráficas del comportamiento de los sonidos. Fase Nº3: Ubicación de las áreas críticas en cuanto a ruido y vibraciones se refiere, del Departamento de Carrocería. Fase Nº4: Desarrollo de las soluciones de ingeniería correspondientes a proponer, para controlar o reducir por medio de técnicas pasivas o activas según sea el caso, los niveles de ruido y las vibraciones en las herramientas y el ambiente de trabajo del Departamento de Carrocería de la ensambladora. Fase Nº 5: Evaluación de la viabilidad de las propuestas de solución desarrolladas en la fase anterior. MATERIALES, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS Los equipos y herramientas utilizados para registrar las mediciones de ruido y vibración fueron: Sonómetro QUEST Modelo Serial HS Acelerómetro QUEST. Modelo VI-400. Mide simultáneamente los 3 ejes, X Y Z, proporciona sumatoria en mano brazo y cuerpo entero. Equipo Dosímetro QUEST. Modelo Q-300. Serial QC Grabador digital MP3 SONY. Software Audacity Versión 1.8. Utilizado para procesar las grabaciones de las herramientas, para señalar sus características principales. Software NoiseAtWork. Utilizado para elaborar los mapas de ruido que permiten dar una visión más clara de los focos de ruido. RESULTADOS La Ley Orgánica de Prevención, Condición y Medio Ambiente de Trabajo (LOPCYMAT) en su artículo 68, que define los Niveles Técnicos de Referencia de Exposición (NTRE), (Niveles de 85 dba para el ruido; 0,5m/s 2 en vibraciones para Cuerpo Entero y 5m/s 2 para sistema Mano-Brazo) y establece los patrones para implementar acciones de control del ambiente de trabajo cuando se supera el 50% del NTRE (en este caso para el ruido es de 82dBA; 0,25 y 2,5 m/s 2 para las vibraciones). En este estudio se considera que exceder estos límites es una exposición peligrosa y un riesgo para la salud de los trabajadores. Resultados del Estudio de Ruido En el área de carrocería de la planta, el estudio de ruido se divide en tres secciones: la sonometría en el ambiente de trabajo, la sonometría en máquinas y herramientas y la dosimetría al personal de esta área. El estudio de dosimetría produjo resultados alarmantes ya que el 93,93! de la muestra seleccionada se vió afectada por niveles promedio de ruido entre los 85 dba y 94 dba, claramente por encima de los NTRE, siendo los más afectados los operarios que se encuentran cercanos a las cabinas de desbastado y soldadura que se encuentran en la 88 Reducción de Niveles de Ruido y Vibración en una Planta Ensambladora de Vehículos.

3 línea I del departamento. Los mismos excedieron el tiempo permitido en horas según lo establecido en la Norma COVENIN ; cumplen sus funciones toda la jornada, por tanto tienen asociado un alto grado de riesgo de trauma acústico, fué necesario tomar medidas para reducir la dosis de ruido que recibían al momento del estudio. Según el estudio de Sonometría de ambiente de trabajo, en este se analizaron 59 puntos que abarcan las zonas representativas del departamento; Un 24% se ve afectado por niveles promedio de ruido entre 85 dba y 94 dba, un 44% se encuentra afectado por niveles promedios de ruido entre los 82 y 85 dba, estas zonas son las cercanas a la línea I, y del resto, solo 13 de las 59 zonas presenta niveles de ruido promedio menores a 82 dba, esto indica que se debían tomar acciones correctivas según la ley. Por otra parte la Sonometría de las herramientas evidencia que un grupo de herramientas utilizadas en las diferentes estaciones son las fuentes de ruido más influyentes en el ambiente, es decir, estas aportan la mayor cantidad de presión sonora y debido a ellas se ve afectada la salud de aquellos que las operan o están cerca de ellas. Para las herramientas principales en estudio se verifica que sus señales acústicas, así como los niveles de ruido de fondo o ambiental, sean grabada en las condiciones de operación normales; esto quiere decir que las condiciones existentes en el momento de realizar las medidas son representativas de las condiciones habituales de la planta, tanto para las herramientas a utilizar como para el ruido de fondo existente. En la Tabla Nº 1 se presenta el resumen de los niveles de presión sonoros continuos para cada una de las herramientas. Tabla 1. Mediciones Directas de Ruido en Herramientas de Trabajo. Ubicación Puesto de Herramienta N Trabajadores Max. db(a) Leq Trabajo Expuestos Carrocería Desbastado Martillo 2 115,1 100,1 Carrocería Desbastado Esmeril 2 124,8 114,9 Carrocería Salvamento Esmeril 3 110,2 104,1 y Cepillo Carrocería Línea 3 Esmeril 2 104,9 91,3 Carrocería Línea 3 Vibradora 2 110,2 104,5 Rotativa Ahora bien, para identificar si las herramientas en cuestión representan una fuente de ruido importante se procede a desglosar la proveniencia del ruido de acuerdo a su origen y a verificar si el enmascaramiento del ruido de las herramientas con los ruidos de fondo puede considerarse despreciable, esto mediante la ecuación siguiente: Donde: Ln(dBA) : Nivel sonoro continuo equivalente del ruido de fondo. Ls+n (dba): Nivel sonoro continuo equivalente del ruido de la señal (Herramienta). L (dba): diferencia entre niveles de ruido. Si es menor que 3 db, el ruido de fondo es demasiado elevado para una medida precisa y el nivel de ruido correcto no puede hallarse mientras el ruido de fondo no se haya reducido. De otro modo, si la diferencia es superior a 10 db, el ruido de fondo puede ser ignorado. (Un aumento de 3 db implica una duplicación del nivel de presión acústica) Ejemplo: para las siguientes herramientas el cálculo se presenta así: Herramienta(s) Ubicación Ls+n Ln ΔL(dBA) (dba) (dba) Martillo Desbastado 115,1 87, ,6761 Esmeril Desbastado 124,8 87, ,4761 Por otra parte, el análisis del comportamiento del ruido en las herramientas es de vital importancia ya que revela qué tipo de medida de control puede ser usada, P

4 por ejemplo, el tipo de material absorbente. La figura 1 muestra el comportamiento del esmeril neumático de la Cabina de Desbastado y el del Área de Salvamento (esmeriles en General) que presentan un comportamiento sinusoide, característico de un sonido de alta frecuencia (agudo), su espectro audible muestra una distribución uniforme cuya respuesta en frecuencia es plana, propio de un ruido blanco. También se reconoce que esta herramienta emite un ruido continuo fluctuante según la Norma COVENIN Figura 1. Análisis del espectro y Comportamiento (Esmeril - Cabina de Desbastado) El martillo neumático presenta un ruido intermitente según la Norma COVENIN , debido a que durante 1segundp ó más presenta características estables fluctuantes, seguidas por interrupciones mayores o iguales a 0,5segundos; ahora bien el comportamiento de su sinusoide, revela un sonido de alta frecuencia (agudo), el espectro audible muestra un decrecimiento de los niveles de presión sonora en frecuencias más altas. Esto indica que el ruido que predomina en el departamento es en líneas generales agudo, y se determina como zona critica la línea I de producción; el área de Salvamento de partes y las estaciones 24 y 28 de la línea III; no es coincidencia que en éstas se encuentren las herramientas más críticas (Esmeriles y Martillos s). Las Cabinas de Desbastado y Soldadura representan la fuente de ruido principal de todo el estudio, la figura 2 muestra el mapa de ruido de la línea I donde se encuentran estas cabinas al principio de la misma, representadas con la escala de grises oscuro casi negro, que indica valores por encima de los 90dBA, a partir de ese núcleo de colores gris oscuro se presenta una escala de coloresgris medio en las zonas cercanas a las cabinas con valores entre los 85 dba y 89 dba, esto se debe a la propagación del ruido, y por último, se observa una escala de grises claros Figura 2. Mapa de Ruido de la Línea 90 Reducción de Niveles de Ruido y Vibración en una Planta Ensambladora de Vehículos.

5 blanquecinos en las zonas más alejadas que presentan valores menores a los 85 dba. Igual ocurre con las demás zonas críticas, solo que este caso es el único que supera los 90dBA. En cuanto a los estudios de Vibraciones de Cuerpo Entero y Mano-Brazo, según los resultados obtenidos, se determinó que el martillo neumático de la Cabina de Desbastado y el esmeril neumático de área de Salvamento, son las Herramientas más críticas debido a que sus valores registrados RMS (raíz cuadrática media) sobrepasan el valor del criterio de acción y el valor del criterio límite establecido por la norma COVENIN Por otra parte se aprecia que los Montacarguistas del Departamento se encuentran expuestos a niveles más allá del valor criterio de acción y el valor del criterio límite establecido por la norma COVENIN , mostrando una exposición en valores de RMS (raíz cuadrática media) que sobrepasa los 0,5(m/s 2 ), específicamente 0,715 (m/s 2 ). PROPUESTA PARA LA DISMINUCIÓN DE RUIDO Y VIBRACIONES Las propuestas vienen dadas de acuerdo a los resultados analizados que evidencian como zonas críticas, en cuanto a ruido se refiere, en el Departamento de Carrocería de la línea I, específicamente las Cabinas de Desbastado y Soldadura, esto se debe a los martillos neumáticos, las máquinas de electropunto y los esmeriles neumáticos, siendo estos últimos utilizados también en el Área de Salvamento y en la Línea III en las estaciones 24 y 28. Se generan propuestas para atacar el ruido en las herramientas antes descritas tales como la incorporación de silenciadores ubicados dentro de los mangos de agarre, para evitar que se produzca turbulencia al escapar el aire comprimido de la herramienta; la eliminación de los filtros individuales que posee la máquina de electropunto y las matrices de las celdas de producción y la incorporación de un filtro común para todos ubicado fuera de la zona de trabajo. De la misma forma se propone la atenuación por absorción en las cabinas antes mencionadas y la Zona de Salvamento mediante la colocación de pantallas o barreras acústicas y paneles absorbentes aéreos llamados bafles logrando una disminución de los niveles de ruido y los tiempos de reverberación; teóricamente como los que se muestran en la tabla Nº 2 Tabla 2. Resumen de Cálculos de Disminución de los Niveles de Ruido y Reverberación Leq. Reducción Niveles de Ruido Tiempo de Tiempo de Área Actual Teórica del con la Aplicación Reverberación Reverberación con (dba) Ruido (dba) de las Propuestas Actual. (s) la aplicación la (dba) propuesta. (s) Salvamento No aplica No aplica (sitio Abierto) (sitio Abierto) Cabina de Desbastado Cabina de Soldadura Para un mejor entendimiento de la colocación e implementación de las propuestas se presentan figuras 3, 4, 5, y 6. P

6 Figura 3. Isometría del Área de Salvamento con las propuestas Figura 4. Isometría de la Cabina de Soldadura con las Propuestas Figura 5. Isometría de la Cabina de Desbastado con las propuestas CONCLUSIONES A continuación se muestra como mejorar las condiciones del ambiente de trabajo en cuanto al ruido y las vibraciones del Departamento de Carrocería de la empresa estudiada: La implementación de las propuestas desarrolladas para el área de Salvamento asegura teóricamente una reducción de 11,76dBA con la incorporación de medidas de control en el ambiente como un arreglo de bafles aéreo y ubicación de barreras acústicas en las fronteras de Salvamento. Esto deja a esta zona por debajo de los NTRE. La implementación de la propuesta desarrollada para las Cabinas de Desbastado y Soldadura consta de la incorporación de arreglos de Bafles en cada Cabina, el recubrimiento de las paredes y techos en la Cabina de Soldadura con material acústico de alto coeficiente de absorción, cortinas plásticas para evitar que se Figura 6. Isometría de las Cabinas con el encerramiento propuesto. propague el ruido a otras zonas principales y alfombras que dan confort y atenúan el ruido igualmente. En la Cabina de Soldadura se estima teóricamente una reducción del ruido y el tiempo de reverberación que beneficia a los operarios de esta sección y que conlleva a la eliminación de los EPIS auditivos en esta cabina. El lograr la atenuación del ruido en el ambiente es de vital importancia por el significado que tiene. Si partimos de la aseveración de que la progresión de las presiones acústicas no es aritmética sino logarítmica, entonces el aumentar la presión acústica en 1dB representa añadir un 26%, si se añade 2dB representa añadir por segunda vez un 26%, igualmente en 3dB (1,26 x 1,26 x 1,26) este producto es igual a 2, por ello el aumentar o disminuir 3dB representa doblar el efecto del sonido. En este caso las reducciones de 10dB representan una disminución de 10 veces el ruido. En el plano fisiológico la disminución de 9dB a una frecuencia de 1000Hz corresponde a una mejora del 50% de la impresión recibida. 92 Reducción de Niveles de Ruido y Vibración en una Planta Ensambladora de Vehículos.

7 La exposición en Mano-Brazo se encuentra en el uso de los Esmeriles s especialmente en la Cabina de Desbastado, esta vibración se considera controlada con la incorporación de las empuñaduras y los guantes antivibración que garantizan reducir la transmisibilidad a las manos y brazos de los operarios que manipulan las herramientas Martillo y del Esmeril, específicamente los guantes representan una reducción de la transmisibilidad en 40% o más, mientras que las empuñaduras un 60%. La exposición a cuerpo entero que representa niveles peligrosos de vibración en la planta estudiada, es la de los Montacarguistas para los que se presentó una propuesta que atenuaba la exposición a la que estaban sometidos por el asiento y espaldar del montacargas. En la Cabina de Desbastado se propuso incorporar una almohadilla elástica y flexible que permitía reducir las vibraciones y dar confort al operario. REFERENCIAS Beranek, L.L. and Ver, I.L., (1992). Noise and Vibration Control Engineering. Principles and Applications. John Wiley & Sons, New York. Bies, D.A. and Hansen, C.H., (1996). Engineering Noise Control. Theory and Practice. E&FN Spon, London. COVENIN (1982). Norma N Medidas de nivel sónico. Especificaciones. Venezuela. Comisión Venezolana de Normas Industriales Caracas COVENIN (1995) Norma N Ruido Ocupacional. Programa de Conservación Auditiva. Niveles Permisibles y Criterios de Evaluación Comisión Venezolana de Normas Industriales, Caracas. ISO (2002). N 2631.Medición y Evaluación de la Exposición Humana a Vibraciones de Cuerpo Entero. Organización Internacional para la Estandarización. Ginebra. Suiza. ISO (2002). N 5349, Medición y Evaluación de la Exposición Humana a Vibraciones Trasmitidas por la Mano. Organización Internacional para la Estandarización Ginebra. Suiza..Ley Orgánica del Trabajo. Gaceta Oficial N 5.152/ 1997 junio de Caracas, Venezuela. Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo. Gaceta Oficial N /2005 de 26 de Julio. Caracas, Venezuela. Reglamento Parcial de la Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo. Gaceta Oficial N /2007 de Febrero de Caracas, Venezuela. Fecha de recepción: 16 de febrero de Fecha de aceptación: 3 de mayo de COVENIN (1991). Norma N Vibración Ocupacional. Comisión Venezolana de Normas Industriales Caracas P