Medición de la vibración transmitida por la mano del sistema de brazo de mano humana durante el funcionamiento de un tractor de mano

Los tractores de mano, también conocidos como labradores de energía, son ampliamente utilizados en los países en desarrollo para la preparación de la tierra de pequeños campos. La operación de campo de un tractor de mano implica caminar detrás de la máquina y sostener sus asas para controlar su movimiento. Los operadores de tractores de mano están expuestos a altos niveles de vibración, que podrían atribuirse al pequeño motor monocilíndrico y a la falta de sistema de suspensión de los tractores de mano¹. El síndrome de vibración mano-brazo (HAVS)² puede ser causado por la resistencia de largo período de la vibración, llamada vibración transmitida por la mano (HTV), que se genera por el tractor de mano y se recibe por las manos del operador. Para evaluar los riesgos para la salud derivados de la exposición de los operadores al HTV de los tractores de mano, es necesario establecer un método para la medición de la respuesta a las vibraciones del sistema mano-brazo.

El sistema mano-brazo se compone de huesos, músculos, tejidos, venas y arterias, tendones y piel^3,y la medición directa de HTV plantea muchos problemas. Las normas internacionales pertinentes^4,5 proporcionan directrices relativas a la medición de la gravedad de la vibración generada en las inmediaciones de la mano, incluido el sistema de coordenadas de la mano, la ubicación y el montaje de los acelerómetros, la duración de la medición, los problemas del conector del cable, etc. Sin embargo, las normas no tienen en cuenta variables intrínsecas, como la fuerza de agarre, la postura de la mano y el brazo, factores individuales, etc. Estos factores han sido examinados exhaustivamente bajo una amplia gama de excitaciones de vibración y condiciones de prueba^{6,7,8,9,10,11,12,13,}pero los resultados de diferentes investigadores no están de acuerdo. Muchos de estos factores no se han entendido suficientemente para ser incorporados en los métodos estándar. Esta restricción es parcialmente atribuible a las complejidades del sistema mano-brazo humano, las condiciones de prueba y las diferencias en las técnicas experimentales y de medición empleadas.

Además, la mayoría de las mediciones anteriores de HTV se realizaron en condiciones cuidadosamente controladas con excitaciones de vibración idealizadas, fuerza de agarre y condiciones posturales. Los hallazgos y los procedimientos experimentales de estas mediciones, por lo tanto, pueden no replicar realmente las condiciones del mundo real, como las condiciones de funcionamiento de los tractores de mano. Además, sólo se han realizado esfuerzos limitados para estudiar el HTV de los tractores de mano con mediciones de campo. Estas mediciones se realizaron utilizando acelerómetros unidos a la muñeca, el brazo, el pecho y la cabeza del operador para medir la vibración de todo el cuerpo en las condiciones de transporte del tractor^1,o en las condiciones de labranza en un campo a labado y charco en un campo sumergido con diferentes niveles de velocidades del motor^14. El efecto de la fuerza de agarre, que podría ser un factor crucial de HTV^7,8,no se aisló. Por lo tanto, estos métodos no son adecuados como procedimientos de medición estandarizados debido a las diversas posturas forzadas del operador durante la agricultura atribuidas a las duras condiciones ambientales.

La presente investigación se llevó a cabo para contribuir al establecimiento de procedimientos fiables y repetibles para la medición de HTV de tractores de mano en modo estacionario. La Figura 1 presenta el diagrama esquemático del diseño experimental. Se empleó un tractor de mano fabricado en China y comúnmente utilizado por los agricultores chinos, y diez investigadores fueron elegidos como sujetos para el estudio. Para medir la vibración se utilizaron siete acelerómetros piezoeléctricos ligeros acoplados al sistema tractor-mano-brazo. Un tacómetro y dos sensores de presión de película delgada monitorearon la velocidad del motor y la fuerza de agarre durante las pruebas. Los sujetos debían operar secuencialmente el tractor de mano a velocidades de motor especificadas y con fuerzas de agarre especificadas para obtener las características de vibración en varios modos de funcionamiento. Este manuscrito proporciona un protocolo detallado para la medición de HTV del sistema tractor-mano-brazo con una consideración única de los cambios en la fuerza de agarre y la frecuencia de vibración.