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Título : Medición y análisis de señales de vibraciones mecánicas y su efecto en la salud y el confort
Autor : Sánchez Fernández, Luis Pastor
Benítez González, Norma Angélica
Palabras clave : Vibration - Data processing
Vibration - Health aspects
Vibration - Physiological effects
Fecha de publicación : 2012
Editorial : Instituto Politécnico Nacional. Centro de Investigación en Computación
Resumen : El cuerpo humano siempre está expuesto a vibraciones mecánicas producidas por diferentes tipos de fuentes. Las vibraciones mecánicas pueden interferir con el confort, actividades y salud. Por lo anterior es importante utilizar un método de estudio que ayude a conocer este fenómeno, evaluarlo y controlarlo. En este trabajo se desarrolla un sistema para la medición y análisis de señales de vibraciones mecánicas para obtener una estimación del grado de su efecto en la salud y el confort en personas expuestas. Este sistema permite la medición y el análisis de señales de vibración en los dominios del tiempo y de la frecuencia a través de dos etapas, la primera para la recolección y almacenamiento de datos. La segunda consiste en el análisis de la información de las señales para obtener información sobre el grado de de alteración al confort y a la salud. En primer lugar, se establecen los métodos de medición y evaluación para vibraciones en extremidades superiores y cuerpo completo. Posteriormente el sistema se implementa mediante un instrumento virtual programado en LabVIEWTM 8.2 en una computadora portátil, incluyendo un módulo de adquisición de datos de National Instruments y un acelerómetro triaxial calibrado con sus respectivos accesorios de conexión, fijación y accesorios de montaje para cada caso. También se utilizó un calibrador de aceleración para permitir la verificación del sistema. Debido a que la evaluación de la exposición a vibración mecánica depende de la respuesta del cuerpo humano, se implementan los filtros de ponderación en frecuencia correspondientes. Para la parte de medición, el sistema está basado en las normas internacionales correspondientes para la evaluación de exposición a vibraciones ISO2631‐1 y 2 e ISO5349‐1. A partir de los resultados obtenidos es posible determinar el grado de alteración al confort ocasionado por la exposición a vibraciones. Mediante el análisis de la información en el dominio de la frecuencia es posible obtener rasgos característicos de las señales que posteriormente son utilizados para la creación de patrones y entrenamiento de una red neuronal tipo perceptrón multicapa para proporcionar de manera automática el tipo de posible riesgo a la salud (nulo, bajo, alto). Esta última es la parte novedosa del sistema a diferencia de otros medidores de vibración disponibles en el mercado actual. También se obtiene un equipo de menor precio. El sistema ya completo puede ser utilizado para evaluaciones conforme a los procedimientos indicados en las normas mexicanas de evaluación de exposición de vibraciones (NOM‐024‐STPS‐2001 y NADF‐004‐AMBT‐2004), además de aprovechar la potencialidad del análisis de las señales para obtener posibles alteraciones en el confort y la salud. Las aplicaciones de este sistema se realizan principalmente en herramientas eléctricas que transmiten vibraciones al cuerpo y que son utilizadas en ambientes laborales típicos en nuestro país. // Human body is always exposed to mechanical vibration from different types of sources, like machinery. Mechanical vibration can interfere with comfort, activities and health. As a result, it is important to use a study method in order to help to know this phenomenon, to asses it and control it. This work develops a system for measurement and analysis of mechanical vibration signals in order to obtain an estimated degree of their effect on health and comfort in exposed individuals. This system allows the measurement and analysis of vibration signals in time and frequency domain by means of two stages, the first one for the collection and storage of data for outcome measurement results. The second one consists of the information analysis of the signals to obtain information on the degree of alteration on comfort and health. First, measurement and assessment methods are established for hand – arm and whole body vibrations exposure. Then system is implemented by using a virtual instrument on LabVIEWTM 8.2 on a laptop, including a data acquisition module from National Instruments and a calibrated triaxial accelerometer along the respective connection and mounting accessories plus assemblies for each case. An acceleration calibrator was used to allow verification of the system. Because the assessment of the exposure to mechanical vibration depends on the response of the human body, frequency weighting filters are implemented. For the measurement, the system is based on the requirements stated by international standards for vibration exposure assessment ISO2631‐1 and 2 and ISO5349‐1. From the results it is possible to determine the degree of comfort alteration caused by exposure to vibration. Along with the analysis in the frequency domain it is possible to obtain features which are used to create patterns and to train a back propagation neural network to provide the type of possible health risk (zero, low, high). This last part is the real difference from other types of measurement meters available on the market. The other one is the price. The complete system can be used for the evaluation methods stated on the Mexican standards for vibration exposure (NOM‐024‐STPS‐2001 and NADF‐004‐AMBT‐2004), as well as to take advantage of the capacity of signal analysis for possible alterations in human comfort and health. Applications of the system are mainly the use power tools transmitting vibration to the body by the hand and are used in typical work environments in our country.
Descripción : Maestría en Ciencias de la Computación
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/6098
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