“Tolerancia Humana a la aceleración y
Sacudimiento”
Objetivos:
General:
·
Analizar la aceleración máxima que puede
tolerar el cuerpo humano.
Específicos:
·
Comprender los factores externos que influyen
en la percepción de la aceleración por los sentidos corporales.
·
Entender en qué consiste el sacudimiento y su
método de cálculo.
Introducción:
Es interesante señalar
que el cuerpo humano no siente la velocidad excepto con los ojos, pero es muy
sensible a la aceleración. Al viajar en un automóvil, a la luz del día, uno
puede ver el paisaje que pasa y tener una sensación del movimiento. Pero, si se
viaja de noche en un avión comercial a una velocidad constante de 500 mph, no
se tiene ninguna sensación del movimiento mientras el vuelo sea tranquilo. Lo
que se puede sentir en esta situación es cualquier cambio de velocidad debido a
la turbulencia atmosférica, los despegues o aterrizajes. Los canales semicirculares
en el oído interno son acelerómetros sensibles que reportan cualquiera
aceleración. Sin duda también la sensación de aceleración cuando se viaja en un
elevador y arranca, se detiene o se vira en un automóvil. Las aceleraciones
producen fuerzas dinámicas en los sistemas físicos, como se expresa en la
segunda ley de Newton, F = m.a, la fuerza es proporcional a la aceleración, con
la masa constante. Las fuerzas dinámicas
producidas en el cuerpo humano en respuesta a la aceleración pueden ser dañinas
si son excesivas. El
cuerpo humano, después de todo, no es rígido. Es una bolsa flojamente empacada
de agua y tejidos, la mayoría de los cuales son internamente móviles. Las aceleraciones en la
dirección de la cabeza o los pies tenderán a privar o a inundar el cerebro con
sangre, ya que este líquido responde a la ley de Newton y se mueve con eficacia
dentro del cuerpo
en dirección opuesta a la aceleración impuesta, ya que retrasa
su movimiento con respecto al esqueleto. La escasez de sangre en el cerebro
provoca inconsciencia; el exceso transforma la visión. Una u otra situación
provoca la muerte si persisten durante un periodo largo.
TOLERANCIA HUMANA A LA ACELERACIÓN
Las tolerancias humanas
dependen de la magnitud de la aceleración, de la longitud del tiempo que se
aplica, de la dirección actúa, de la localización del uso, y de la postura del
cuerpo. El cuerpo humano es flexible y deformable, particularmente los tejidos
finos más suaves. Una palmada dura en la cara puede imponer centenares de g
localmente pero no producir cualquier daño verdadero; 16 constantes g por un
minuto, sin embargo, puede ser mortal. Cuando vibración es el pico
experimentado, relativamente bajo g los niveles pueden ser seriamente
perjudiciales si están en frecuencia de la resonancia de órganos y de tejidos
finos conectivos.
A un cierto grado, g- la
tolerancia puede ser medible, y hay también variación considerable en capacidad
natural entre los individuos. Además, algunas enfermedades, particularmente
cardiovascular los problemas, reducen g- tolerancia. Aceleración vertical del
eje. El avión, particularmente, ejerce la aceleración a lo largo del eje
alineado con la espina dorsal. Esto causa la variación significativa en la
presión arterial a lo largo de la longitud del cuerpo del tema, que limita las
g-fuerzas máximas que pueden ser toleradas. En el avión, las g-fuerzas están a
menudo hacia los pies, que fuerza sangre lejos de la cabeza; esto causa
problemas con los ojos y el cerebro particularmente. Como las g-fuerzas
aumentan brownout/greyout puede ocurrir, donde la visión pierde tonalidad. Si
la aceleración se aumenta más lejos visión del túnel aparecerá, y entonces en
más alto inmóvil g, pérdida de visión, mientras que se mantiene el sentido. Se
llama esto el “ennegrecerse hacia fuera”. Más allá de este punto pérdida de
sentido ocurrirá, conocido a veces como “g- localización“(“la localización”
está parada para “la pérdida de sentido”). Mientras que la tolerancia varía,
una persona típica puede dirigir cerca de 5 g (49m/s) antes g- loc'ing, pero
con la combinación de especial g-juegos y esfuerzos de filtrar músculo-ambos de
qué acto puede forzar sangre nuevamente dentro de los pilotos cerebro-modernos
típicamente la manija 9 g (de 88 m/s²) sostenido (por un período del tiempo) o
más. La resistencia a la “negativa” o a los Gs ascendentes, que conducen sangre
a la cabeza, es mucho más baja.
Los experimentos
tempranos demostraron que los seres humanos inexperimentados podían tolerar 17
g globo-en (comparado a 12 g globos oculares-hacia fuera) por varios minutos
sin la pérdida de sentido o de daño a largo plazo evidente.
Se ha investigado mucho, en gran medida por las fuerzas
armadas y la NASA, para determinar los límites de la tolerancia humana a
aceleraciones sostenidas en varias direcciones. Niveles promedio de aceleración
lineal en diferentes direcciones que pueden tolerarse de manera voluntaria
durante periodos específicos. Cada curva muestra la carga G promedio que puede
ser tolerada durante el tiempo indicado. Los puntos de datos obtenidos en
realidad estaban en los ejes; las líneas como tales se extrapolaron con los
puntos de datos para formar figuras concéntricas. Las unidades de aceleración
lineal se definieron como pulg/seg2, pies/ seg2 o m/ seg2. Otra unidad común de
aceleración es la g, definida como la aceleración producida por la gravedad, la
que al nivel del mar es aproximadamente de 386 pulg/ seg2, 32.2 pies/ seg2 o
9.8 m/ seg2. La g es una unidad muy conveniente para medir las aceleraciones
que afectan a los humanos, ya que vivimos en un ambiente de 1 g. Nuestro peso,
sentido por nuestros pies o nalgas, está definido por nuestra masa al tiempo
que la aceleración lo hace por gravedad o mg. Por lo tanto, una aceleración
impuesta de 1 g sobre la línea de base de la gravedad humana, o 2g, será
sentida como una duplicación del peso. A 6g se puede sentir 6 veces más el peso
que lo normal y se tendría gran dificultad incluso para mover los brazos en
contra de esa aceleración. La figura anterior muestra que la tolerancia del
cuerpo a la aceleración es una función de su dirección con respecto al cuerpo,
su magnitud y su duración. Observe también que los datos utilizados en esta
tabla se desarrollan con pruebas realizadas en personal militar, joven, saludables
y en una excelente condición física. No se espera que la población en general,
los niños y los ancianos en particular sean capaces de soportar semejantes
niveles de aceleración. Puesto que muchas máquinas se diseñan para uso humano,
los datos de tolerancia a la aceleración deben ser de gran interés y valor para
el diseñador de maquinaria.
Otro punto de referencia útil cuando se diseña maquinaria
para uso humano es intentar relacionar las magnitudes de las aceleraciones que
comúnmente se experimentan con los valores calculados de su diseño potencial.
CONCLUSIONES
Y RECOMENDACIONES:
La tolerancia humana
depende de la magnitud de la fuerza G, la duración, la dirección, el lugar
aplicado y la postura del cuerpo.
El cuerpo humano es flexible y deformable (ley de la
materia), particularmente los tejidos livianos. Un gran golpe en la cara podría
llegar a los cientos de Gs, pero no produciría ningún daño real; 16G por un
minuto puede ser, sin duda, mortal. Cuando hay vibración de por medio, fuerzas
Gs relativamente bajas pueden dañar seriamente si se encuentran en la
frecuencia de resonancia de los órganos y tejidos. Hasta cierto grado, la
tolerancia a las fuerzas G puede ser entrenable, habiendo una considerable
variación entre la resistencia de distintos individuos. Algunas enfermedades,
como problemas cardiovasculares, reducen la tolerancia a las fuerzas G.
El sacudimiento se considera como la tasa de cambio de la
aceleración respecto a un determinado tiempo. Es de mucha importancia el
control y reducción al mínimo del sacudimiento en el diseño de máquinas, en
especial si se desean bajas vibraciones. Las grandes magnitudes de sacudimiento
tienden a excitar las frecuencias naturales le vibración de la máquina o
estructura en la cual está montada e incrementan la vibración y los niveles de
ruido. El control del sacudimiento es de más interés en el diseño de levas que
de mecanismos.
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