Методы и средства защиты от воздействия ЭМП:•

Применяют следующие способы и средства защиты или их комбинации.

Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека в рабочей зоне, если интенсивность облучения превышает нормы, установленные при условии облучения в течение смены, и применяется, когда нет возможности снизить интенсивность облучения до допустимых значений другими способами.

Защита расстоянием применяется, когда невозможно ослабить интенсивность облучения другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в опасной зоне. В этом случае увеличивают расстояние между источником излучения и обслуживающим персоналом. Защита расстоянием может применяться как в производственных условиях, так и в условиях населенных мест. Этот вид защиты основан на быстром уменьшении интенсивности поля с расстоянием.

Уменьшение мощности излучения достигается регулировкой передатчика (генератора), его заменой на менее мощный, если позволяет технология работ, применением специальных устройств – аттенюаторов, которые поглощают, отражают или ослабляют энергию на пути от генератора к антенне, внутри ее или при изменении угла направленности антенны.

Уменьшение излучения в источнике достигается за счет применения согласованных нагрузок и поглотителей мощности. Поглотители мощности, ослабляющие интенсивность излучения до 60 дБ (106 раз) и более, представляют собой коаксиальные или волноводные линии, частично заполненные поглощающими материалами, в которых энергия излучения преобразуется в тепловую.

Эффективным средством защиты от воздействия электромагнитных излучений является экранирование источников излучения и рабочего места с помощью экранов, поглощающих или отражающих электромагнитную энергию. Выбор конструкции экранов зависит от характера технологического процесса, мощности источника, диапазона волн. Отражающие экраны используют в основном для защиты от паразитных излучений (утечки из цепей в линиях передачи СВЧ-волн, из катодных выводов магнетронов и других), а также в тех случаях, когда электромагнитная энергия не является помехой для работы генераторной установки или радиолокационной станции. В остальных случаях, как правило, применяются поглощающие экраны. Для изготовления отражающих экранов используются материалы с высокой электропроводностью (металлы или хлопчатобумажные ткани с металлической основой). Сплошные металлические экраны наиболее эффективны и уже при толщине 0,01 мм обеспечивают ослабление электромагнитного поля примерно на 50 дБ (в 100 000 раз). Для изготовления поглощающих экранов применяются материалы с плохой электропроводностью, например экраны в виде прессованных листов резины специального состава со сплошными или полыми шипами.

Важное профилактическое мероприятие по защите от электромагнитного облучения – рациональное размещение оборудования и создание специальных помещений, в которых должны находиться источники электромагнитного излучения. Экраны источников излучения на рабочих местах блокируются с отключающими устройствами, что позволяет исключить работу излучающего оборудования при открытом экране.

Факторы риска при работе с компьютерами, нормы
и рекомендации для защиты от ЭМП при эксплуатации компьютеров
С точки зрения безопасности труда на здоровье пользователей прежде всего влияют повышенное зрительное напряжение, психологическая перегрузка, длительное неизменное положение тела в процессе работы и воздействие электромагнитных полей, которое является наиболее опасным и коварным, так как действует незаметно и проявляется не сразу.

Особенно опасно электромагнитное излучение компьютера для детей и беременных женщин.

Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 в диапазоне частот 5 Гц…2 кГц напряженность электрического поля Е не должна превышать 25 В/м, а магнитная индукция В – 250 нТл, что равнозначно напряженности магнитного поля Н = 0,2 А/м. Напряженность магнитного поля и магнитная индукция связаны между собой следующим соотношением:

,

где Н – напряженность магнитного поля, А/м;

В – магнитная индукция, Тл;

μ0 = 4 π·10-7 Гн/м – магнитная постоянная;

при этом 1 А/м ~ 1,25 мкТл, 1 мкТл ~ 0,8 А/м.

В диапазоне частот 2…400 кГц – Е<2,5 В/м, а Н < 0,02 А/м. Эти значения должны характеризовать ЭМП на расстоянии 50 см от видеодисплейных терминалов вокруг них, так как ЭМИ от компьютера распространяются в пространстве во всех направлениях, а не только от экрана. В связи с этим согласно СанПиН расстояние между тыльной поверхностью одного видеомонитора и экраном другого должно быть не менее 2 м, а между боковыми поверхностями – не менее 1,2 м. При индивидуальном использовании ПЭВМ или однорядном их расположении необходимо установить защитное покрытие на заднюю и боковые стенки ПЭВМ.

Регламентируется также поверхностный электростатический потенциал, который не должен превышать 500 В. Компьютеры с жидкокристаллическим экраном не наводят статического электричества и не имеют источников относительно мощного электромагнитного излучения. При использовании блока питания возникает некоторое превышение уровня на промышленной частоте, поэтому рекомендуется работа от аккумулятора.

Во всех случаях для снижения уровня облучения монитор рекомендуется располагать на расстоянии вытянутой руки пользователя. Оптимальным считается стояние до экрана 60…70 см.

Появился новый показатель напряженности труда – наблюдение за экранами видеотерминалов. Оптимальным устанавливается наблюдение до 2 ч в смену, допустимым – до 3 ч. Свыше 3 ч – это напряженность (вредность) первой, а свыше 4 ч – напряженность второй степени. Зрительная нагрузка больше этого времени просто не допускается.

Для обеспечения метеоусловий площадь на одно рабочее место с ПЭВМ должна быть не менее 6,0 м2. Освещенность на поверхности стола должна быть 300…500 лк, а уровень шума на рабочих местах не должен превышать 50 дБА.

Помещения с ПЭВМ должны обязательно иметь естественное освещение, кроме того, их запрещается располагать в подвальных и цокольных этажах.

Даже если все параметры компьютера, среды и рабочего места соответствуют нормативным требованиям и рекомендациям, частая и продолжительная работа за ПЭВМ может привести к негативным последствиям для здоровья. Поэтому следует уделять внимание режиму труда и отдыха, который зависит от вида и категории трудовой деятельности. Длительность работы преподавателей вузов в дисплейных классах не должна превышать 4 ч в день, а максимальное время занятий для первокурсников – 2 ч в день, студентов же старших курсов – 3 академических часа при соблюдении регламентирован-ных перерывов и профилактических мероприятий.

Лазерное излучение

Лазерное излучение (ЭМИ с частотами от 30·1011 до 1,5·1015 Гц) генерируют оптические квантовые генераторы (ОКГ) – лазеры. Лазерное излучение (ЛИ) – это узкий нефокусированный или фокусированный световой поток, сосредоточенный в основном в видимой области длин волн, а также в инфракрасной и ультрафиолетовой. Специфическими свойствами ЛИ являются острая направленность, монохроматичность (одноцветность), большая мощность. Нефокусированный луч имеет ширину 1-2 см, фокусированный –
1…0,01 мм и менее.

В основу классификации лазеров положена степень опасности лазерного излучения для обслуживающего персонала. По этой классификации лазеры разделены на четыре класса:

1-й класс (безопасные) – выходное излучение не опасно для глаз;

2-й класс (малоопасные) – опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;

3-й класс (среднеопасные) – опасно для глаз прямое, зеркально, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

4-й класс (высокоопасные) – опасно для кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Биологическое действие ЛИ возникает вследствие поглощения организмом тепловой энергии лазера, что приводит к ожогам кожи. Особенно сильно влияет ЛИ на глаза. При работе с лазерами большой мощности возможно повреждение внутренних органов и мозга. ЛИ может вызвать изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы. При работе с ОКГ опасно не только прямое, но и отраженное ЛИ. В механизме биологического воздействия лазерного луча, кроме теплового эффекта, имеет значение и ряд других факторов. При обслуживании ОКГ, кроме излучений, на работающих может влиять постоянный или импульсный шум интенсивностью до 120 дБ, пониженное содержание кислорода в воздухе или повышенное содержание азота, а также токсические вещества (нитробензол, сероуглерод).

В качестве ведущих критериев при оценке степени опасности генерируемого лазерного излучения приняты величина мощности (энергии), длина волны, длительность импульса и экспозиция облучения.

Основными нормативными правовыми актами, используемыми для оценки условий труда при работе с оптическими квантовыми генераторами, являются СанПиН 5804-91 «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров»; ГОСТ 12.1.040-83 «Лазерная безопасность. Общие положения»; ГОСТ 12.1.031-81 «Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения».

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, планировочного, организационного, санитарно-гигиенического характера.

Защитные мероприятия включают в себя экранирование ОКГ; применение телевизионных систем наблюдения за ходом процесса; использование дистанционного управления процессом; сведение к минимуму отражающих поверхностей оборудования и стенок. Работа выполняется при общем ярком освещении. Размещают лазер только в специальном помещении, дверь которого должна иметь блокировку. На входную дверь наносят знак лазерной безопасности. Для удаления возможных токсических газов, паров и пыли оборудуется приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением. Для защиты от шума принимаются соответствующие меры звукоизоляции установок, звукопоглощения и др.

При эксплуатации лазеров должен производиться периодический дозиметрический контроль (не реже одного раза в год). В качестве СИЗ применяют специальные противолазерные очки, фильтры, защищающие глаза оператора, щитки, маски, технологические халаты и перчатки.

Контрольные вопросы и задачи

1. Понятие электромагнитного поля (ЭМП). Зоны ЭМП в зависимости от расстояния от источника.

2. Источники ЭМП и виды электромагнитных излучений.

3. Действие ЭМП на организм человека.

4. Нормирование ЭМП промышленной частоты и статических полей.

5. Задача. Определить допустимую продолжительность работы в электростатическом поле без защитных средств, если фактическое значение напряженности поля, Ефакт , составляет 30 кВ/м.

6. Задача. Определить допустимое время пребывания персонала без специальных средств защиты в электрическом поле промышленной частоты напряженностью 10 кВ/м.

7. Нормирование электромагнитных полей радиочастот.

8. Задача. Определить, в какой зоне ЭМП находится рабочее место, расположенное на расстоянии 5 м от источника, если частота излучения составляет 3×108 Гц. Какие параметры ЭМП нормируются для данного рабочего места?

9. Как определяется энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем? Магнитным полем?

10. Какое требование должно выполняться при одновременном воздействии электрического и магнитного полей в диапазоне частот 0,06 – 3 МГц?

11. Методы и средства защиты от воздействия ЭМП.

12. Факторы риска при работе с компьютерами, нормы и рекомендации для защиты от ЭМП при эксплуатации компьютеров.

13. Укажите диапазон частот и свойства лазерного излучения.

14. Назовите классы лазеров в зависимости от степени опасности лазерного излучения.

15. Охарактеризуйте биологическое действие лазерного излучения на организм человека.

16. Какие вредные факторы могут воздействовать на работающих при эксплуатации ОКГ?

17. Какими параметрами характеризуется степень опасности генерируемого лазерного излучения?

18. Дайте краткую характеристику мероприятий по предупреждению поражений лазерным излучением.

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Ионизирующие излучения (ИИ) – излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию ионов (электрически заряженных частиц) разных знаков из электрически нейтральных атомов и молекул.

Виды ионизирующих излучений

ИИ делят на корпускулярные и электромагнитные.

К корпускулярным ИИ относятся альфа (α) - излучение – поток ядер атомов гелия; бета (β) - излучение – поток электронов, иногда позитронов («положительных электронов»); нейтронное (п) излучение – поток нейтронов, возникающий в результате ряда ядерных реакций.

Электромагнитными ИИ являются рентгеновское (ν) излучение – электромагнитные колебания с частотой 3·1017 – 3·1021 Гц, возникающие при резком торможении электронов в веществе; гамма-излучение – электромагнитные колебания с частотой 3·1022 Гц и более, возникающие при изменении энергетического состояния атомного ядра, при ядерных превращениях или аннигиляции («уничтожении») частиц.

Понятие активности

Активность радионуклида (А) – мера радиоактивности – это величина, которая характеризует радиоактивный источник и показывает число происходящих в нем распадов в единицу времени (это косвенная характеристика количества радиоактивного вещества в любом веществе).

,

где dN – ожидаемое число спонтанных ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt.

Единицей активности является беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду. Использовавшаяся ранее внесистемная единица активности кюри (Ки) составляет 3,7·1010Бк.

1 Ки – активность 1 г Ra в равновесии с продуктами его распада (3 г U или 1 мг Со60).

Удельная (объемная) активность – отношение активности А радионуклида в веществе к массе (m) или объему (V) вещества:

.

Единица удельной активности – беккерель на килограмм, Бк/кг. Единица объемной активности – беккерель на метр кубический, Бк/м3.

Виды доз излучения

Количественную оценку действия ИИ в среде производят по значению дозы излучения: поглощенной и эквивалентной.

Поглощенная доза характеризует количество энергии любого ионизирующего излучения, поглощенное единицей облучаемой массы, и измеряется в СИ в греях (Гр), 1Гр = 1Дж/кг; внесистемная единица – рад (рад), 1рад = 0,011 Гp.

Эквивалентная доза характеризует количество энергии любого ионизирующего излучения, поглощенное биологической тканью, и измеряется в СИ в зивертах (Зв), 1 3в = 1 Гр·W, где W = 1…20 и более – взвешивающие коэффициенты, показывающие, во сколько раз радиационная опасность данного вида ИИ выше, чем от рентгеновского излучения при одинаковых поглощенных дозах; внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр (бэр),
1 бэр = 0,01 Зв.

Эффективная доза – величина, используемая как мера возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она определяется как сумма произведений эквивалентной дозы в органах или тканях на соответствующий коэффициент для данного органа или ткани. Значения взвешивающих коэффициентов для тканей и органов при расчете эффективной дозы приводятся в нормативных документах.

Доза эффективная коллективная – величина, определяющая полное воздействие излучения на группу людей, мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения; она равна сумме эффективных индивидуальных доз. Единица измерения эффективной коллективной дозы – человеко-зиверт (чел.-Зв).

Действие ионизирующего излучения на организм человека

Биологическое действие ИИ на организм человека характеризуется следующими особенностями. Наши органы чувств не приспособлены к восприятию ИИ, поэтому человек не может обнаружить их наличие и действие на организм. Различные органы и ткани человека имеют неодинаковую чувствительность к действию облучения. Имеется латентный (скрытый) период проявления действия ИИ, характеризующийся тем, что видимое развитие лучевого заболевания проявляется не сразу, а спустя некоторое время (от нескольких минут до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности органа и наблюдаемой функции). Действие даже от малых доз облучения может накапливаться. Суммирование (кумуляция) доз происходит скрытно. Последствия облучения могут проявиться непосредственно у самого облученного (соматические эффекты) или у его потомства (генетические эффекты).

К соматическим эффектам относятся локальные лучевые повреждения (лучевой ожог, катаракта глаз, повреждение половых клеток и др.); острая лучевая болезнь (при однократном облучении большой дозой за короткий промежуток времени, например при аварии); хроническая лучевая болезнь (при облучении организма в течение продолжительного времени); лейкозы (опухолевые заболевания кроветворной системы); опухоли органов и клеток; сокращение продолжительности жизни.

Генетические эффекты – врожденные уродства – возникают в результате мутаций (наследственных изменений) и других нарушений в половых клеточных структурах, ведающих наследственностью.

В отличие от соматических генетические эффекты действия радиации обнаружить трудно, так как они действуют на малое число клеток и имеют длительный скрытый период, измеряемый десятками лет после облучения. Такая опасность существует даже при очень слабом облучении, которое хотя и не разрушает клетки, но способно вызвать мутации хромосом и изменить наследственные свойства. Большинство подобных мутаций проявляется только в том случае, когда зародыш получает от обоих родителей хромосомы, поврежденные одинаковым образом. Мутации могут быть вызваны космическими лучами, а также естественным радиационным фоном Земли, на долю которого, по оценкам специалистов, приходится 1 % мутаций человека. Ежеминутно в каждом килограмме тканей любого живого организма естественной радиацией повреждается примерно миллион клеток. Подавляющее их большинство самозалечивается примерно за десять минут, эволюция «научила» этому наши клетки, потому что радиация сопровождает жизнь на Земле с момента ее зарождения.

Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутаций не происходит. Общее количество мутаций, вызванных ионизирующим излучением, пропорционально численности населения и средней дозе облучения. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой, независимо от того, получена она за 1 сутки или 50 лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового порога. Генетические эффекты определяются только эффективной коллективной дозой (чел.-Зв), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически не предсказуемо.

В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы, при меньших дозах повреждения организма не происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы.

Облучение источниками ИИ может быть внешним и внутренним. Внешнее облучение производится источниками, находящимися вне организма, внутреннее – источниками, попавшими в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожу или ее повреждения.

Нормирование ионизирующих излучений

К основным правовым нормативам в области радиационной безопасности относятся:

- СП 2.6.1.758–99. Нормы радиационной безопасности (НРБ – 99). Введены постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 2 июля 1999 года;

- СП 2.6.1.799–99. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99).

Нормы радиационной безопасности устанавливают три категории облучаемых лиц: категория А – профессиональные работники, работающие непосредственно с источниками ИИ; категория Б – лица, которые не работают непосредственно с источниками ИИ, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться промышленному облучению; третья категория – остальное население.

Основные пределы доз (ПД), установленные в соответствии с НРБ-99 для персонала категории А и для населения, приведены в табл.13.

Дозы облучения, как и все остальные допустимые производные уровни персонала группы Б, не должны превышать 1/4 значений для персонала группы А.

Таблица 13

Основные пределы доз

Нормируемые величины

Пределы доз

Персонал (группа А)

Население

Эффективная доза

20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год

1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год

Эквивалентная доза за год:

в хрусталике глаза

коже

кистях и стопах

150 мЗв

500 мЗв

500 мЗв

15 мЗв

50 мЗв

50 мЗв

Принципы обеспечения радиационной безопасности

Обеспечение радиационной безопасности определяется следующими основными принципами:

- принципом нормирования – непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

- принципом обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучения,

- принципом оптимизации – поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

В целях социально-экономической оценки воздействия ионизирующего излучения на людей для расчета вероятностей потерь и обоснования расходов на радиационную защиту при реализации принципа оптимизации НРБ-99 вводят, что облучение в коллективной эффективной дозе в 1 чел.-Зв приводит к потенциальному ущербу, равному потере 1чел.-года жизни населения. Величина денежного эквивалента потери 1чел.-года жизни населения устанавливается методическими указаниями федерального органа Роспотребнадзора в размере не менее 1 годового душевого национального дохода.

Защита от ионизирующих излучений
Эквивалентную дозу излучения можно снизить различными способами.

1. Уменьшить активность источника ИИ («защита количеством»).

2. Использовать в качестве источника излучения нуклид (изотоп) с меньшей энергией («защита мягкостью излучения»).

3. Уменьшить время облучения («защита временем»);

4. Увеличить расстояние от источника излучения («защита расстоянием»).

Если защита количеством, мягкостью излучения, временем или расстоянием невозможна, то используют экраны («защита экранированием»). Экранирование – основное защитное средство, позволяющее снизить ИИ на рабочем месте до любого уровня.

Защита от внутреннего облучения состоит в предотвращении или ограничении (требуемом санитарными нормами) попадания радиоактивного вещества внутрь организма. Наиболее важные защитные меры здесь: поддержание необходимой чистоты воздуха в помещениях путем эффективной вентиляции их; подавление и улавливание радиоактивной пыли, чтобы исключить накопление радиоактивных веществ на различных плоскостях; соблюдение правил личной гигиены.

К числу основных профилактических мероприятий относятся правильный выбор планировки помещений, оборудования, отделки помещений, технологических режимов, рациональная организация рабочих мест, соблюдение мер личной гигиены работающими, рациональные системы вентиляции, защиты от внешнего и внутреннего облучения, сбора и удаления радиоактивных отходов.

К средствам индивидуальной защиты от ИИ относятся:

1) изолирующие пластиковые пневмокостюмы с принудительной подачей воздуха в них;

2) специальная одежда хлопчатобумажная (халаты, комбинезоны, полукомби-незоны) и пленочная (халаты, костюмы, фартуки, брюки, нарукавники);

3) респираторы и шланговые противогазы для защиты органов дыхания;

4) специальная обувь (сапоги резиновые, пленочные туфли, парусиновые чехлы на обувь);

5) резиновые перчатки и рукавицы из просвинцованной резины с гибкими нарукавниками для защиты рук;

6) пневмошлемы и шапочки (хлопчатобумажные, из просвинцованной резины) для защиты головы;

7) щитки из оргстекла для защиты лица;

8) очки для защиты глаз: из обычного стекла при альфа- и мягком бета-излучении, из силикатного и органического стекла (плексигласа) – при бета-излучении высокой энергии, из свинцового стекла – при гамма-излучении, из стекла с боросиликатом кадмия или с фтористыми соединениями – при излучении нейтронов.

Контрольные вопросы

1. Виды ионизирующих излучений.

2. Понятие активности радионуклида. Удельная и объемная активность.

3. Виды доз излучения.

4. Доза эффективная коллективная как мера коллективного риска.

5. Действие ионизирующего излучения на организм человека. Соматические (пороговые) и генетические (беспороговые) эффекты.

6. Нормирование ионизирующих излучений. Основные пределы доз в зависимости от категорий облучаемых лиц.

7. Принципы обеспечения радиационной безопасности.

8. Способы защиты от ионизирующих излучений.

ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Свет представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 38...760 нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора. Наивысшей чувствительностью глаз обладает к монохроматическому излучению с длиной волны 555 нм.

Основные светотехнические характеристики и определения

Для характеристики освещения рабочих мест внутри и вне помещений используется ряд светотехнических величин; в их числе – сила света, световой поток, освещенность. Сила света I характеризует свечение источника видимого излучения в некотором направлении. Единица ее измерения в СИ – кандела (кд). Световой поток Ф – мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. В системе СИ измеряется в люменах (лм). 1 Вт мощности, превращенный в монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм, дает 683 лм светового потока. Для сравнения – световая отдача ламп накаливания равна 7...19 лм/Вт.

Сила света и световой поток связаны соотношением

I = Ф/Ω,

где Ω – телесный угол (в стерадианах – ср), в котором распространяется световой поток Ф.

С точки зрения гигиены труда основной нормируемой светотехнической характеристикой является освещенность Е в люксах (лк), которая представляет собой распределение светового потока Ф на поверхности площадью S и может быть выражена формулой

Е = Ф/S,

где Ф – световой поток, лм;

S – площадь поверхности, м2.

Световые свойства освещаемой поверхности характеризуются следующими коэффициентами:

• коэффициент отражения – отношение отраженного телом светового потока к падающему;

• коэффициент пропускания – отношение светового потока, прошедшего через среду, к падающему;

• коэффициент поглощения – отношение поглощенного телом светового потока к падающему.

Освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает его поверхность в направлении к наблюдателю. Поэтому угол, под которым наблюдается освещенная поверхность, имеет существенное значение. Эта особенность оценивается яркостью поверхности Lα.

Яркостью поверхности в данном направлении (под углом α) называется отношение силы света, излучаемой поверхностью в этом направлении, к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м2).

Схема определения яркости поверхности показана на рис. 28.

Scosα

I

S

Lα

,

где Lα – яркость поверхности в направлении α, кд/м2;

I – сила света, кд;

S – площадь освещенной поверхности, м2;

α – угол, образованный направлением света с нормалью к поверхности S.

Рис. 28. Схема определения яркости поверхности

Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности и угла, под которым поверхность рассматривается; яркость излучающей поверхности большинства материалов в разных направлениях различна, однако существуют тела, обладающие одинаковой яркостью во всех направлениях (например, матовые отражающие поверхности).

Обобщенный закон освещенности

Если освещаемая поверхность находится на расстоянии от источника света силой I и наклонена под углом падения лучей θ, то освещенность этой поверхности вычисляется по формуле

сosθ ,

где Е – освещенность, лк;

I – сила света, кд;

r – расстояние от освещаемой поверхности до источника света, м;

θ – угол падения светового луча.

Виды освещения
По источнику излучения светового потока различают естественное, совмещенное и искусственное освещение.

Естественное освещение создается природными источниками света – прямыми солнечными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека. Дефицит естественного света и денатурация световой среды в городах отнесены к факторам, неблагоприятным для деятельности человека. Особое значение имеет качество световой среды внутри помещения, где человеку должен быть обеспечен не только зрительный комфорт, но и необходимый биологический эффект от освещения.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение.

В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения: боковое – через окна в наружных стенах; верхнее – через световые фонари в перекрытиях; комбинированное – через световые фонари и окна.

В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещенное освещение — сочетание естественного и искусственного света. Искусственное освещение в системе совмещенного освещения может функционировать постоянно (в зонах с недостаточным естественным освещением) или включаться с наступлением сумерек.

Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами и предназначено для освещения рабочих поверхностей при недостаточности естественного освещения и в темное время суток.

В лампах накаливания свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высоких температур. Такие лампы удобны в эксплуатации, просты в изготовлении, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть, отличаются малым временем разгорания. Однако лампы накаливания имеют существенные недостатки: низкая световая отдача
(7 ... 19 лм/Вт); низкий КПД, равный 10...13 %; сравнительно малый срок службы (до 2500 ч). Спектр ламп отличается от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов, поэтому такие лампы не рекомендуется применять на работах, требующих различения цветов.

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и высокую отдачу (до 30 лм/Вт).

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов (например, паров ртути), а также за счет явления люминесценции. Для освещения помещений применяются газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы в зависимости от состава люминофора, обусловливающего их различную цветность, делят на несколько типов: ЛБ – лампы белого света, ЛД – лампы дневного света, ЛДЦ–лампы дневного света с улучшенной цветопередачей, ЛЕ – лампы естественного солнечного света, ЛТБ – лампы тепло-белого света, ЛХБ – лампы холодно-белого света, ЛХЕ – лампы холодно-естественного света.

Газоразрядные лампы высокого давления бывают дуговые ртутные люминесцентные (ДГЛ), дуговые ртутные с йодидами металлов (ДРИ), дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), дуговые натриевые трубчатые (ДНаТ).

Преимуществами газоразрядных ламп перед лампами накаливания являются высокая световая отдача – 40…110 лм/Вт (люминесцентные до 75, ртутные до 60, металло-галогенные до 100, ксеноновые до 40, натриевые до 110 лм/Вт), большой срок службы (до 8000…12000 ч) и возможность получения светового потока практически с любым спектром. К недостаткам относятся:

- пульсация светового потока, слепящее действие, шум дросселей, возникновение стробоскопического эффекта («рябит в глазах» и создается иллюзия движения (вращения) в обратную сторону либо полного отсутствия движения);

- длительный период разгорания (в некоторых случаях до 10…15 мин);

- сложность схемы включения;

- зависимость от температуры внешней среды.

Светильники – источники света, заключенные в арматуру, предназначены для правильного распределения светового потока и защиты глаз от чрезмерной яркости источника света. Арматура защищает источник света от механических повреждений, а также дыма, пыли, копоти, влаги, обеспечивает крепление и подключение к источнику питания.

По светораспределению светильники подразделяются на светильники прямого, рассеянного и отраженного света. Светильники прямого света более 80 % светового потока направляют в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой поверхности. Светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы: 40 – 60 % светового потока вниз, 60 – 80 % –вверх. Светильники отраженного света более 80 % светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет направляется вниз в рабочую зону.

б

а

Рис. 29. Защитный угол светильника:

а – с лампой накаливания;
б – с люминесцентными лампами

Для защиты глаз от блескости светящейся поверхности лампы служат экранирующие решетки, рассеиватели из прозрачной пластмассы или стекла. Степень защиты глаз от яркости источника света характеризуется защитным углом светильника – это угол, образованный горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры (рис. 29).

Искусственное освещение по назначению разделяют на следующие виды:

- рабочее;

- дежурное;

- аварийное;

- эвакуационное;

- охранное.

По размещению светильников различают системы освещения:

- общего (равномерного или локализованного);

- местного;

- комбинированного.

Общее искусственное освещение предназначается для освещения всего помещения, местное (в системе комбинированного) – для увеличения освещения лишь рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования. Местное освещение может быть стационарным и переносным. Для него чаще применяются лампы накаливания, так как люминесцентные лампы могут вызвать стробоскопический эффект. Общее освещение в системе комбинированного должно обеспечивать не менее 10 % требуемой по нормам освещенности. Его назначение в этом случае – выравнивание яркости и устранение резких теней. Применение только местного освещения не допускается.

Общее равномерное освещение предусматривает размещение светильников (в прямоугольном или шахматном порядке) для создания рациональной освещенности при выполнении однотипных работ по всему помещению, при большой плотности рабочих мест. Общее локализованное освещение применяется для обеспечения на ряде рабочих мест освещенности в заданной плоскости, когда около каждого из них устанавливается дополнительный светильник, а также при выполнении на участках цеха различных по характеру работ или при наличии затеняющего оборудования.

Нормирование освещенности

Необходимые уровни освещенности рабочего освещения нормируют в соответствии со СНиП 23.05-95 «Естественное и искусственное освещение» в зависимости от точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения.

Естественное освещение

Естественное освещение изменяется в очень широких пределах и зависит от времени суток, времени года, облачности и т.д. Поэтому принято характеризовать его не абсолютным значением освещенности на рабочем месте, а относительным в виде коэффициента естественной освещенности (КЕО), показывающего, во сколько раз освещенность внутри помещения меньше освещенности снаружи; этот показатель выражают в процентах.

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) представляет собой отношение естественной освещенности внутри помещения в точках ее минимального значения на рабочей поверхности к одновременно замеренному значению освещенности наружной горизонтальной поверхности, освещенной диффузным светом полностью открытого небосвода (непрямым солнечным светом):

,

где е – коэффициент естественной освещенности, %.

Евн – освещенность внутри помещения, лк;

Енар – наружная освещенность, лк.

Для каждого производственного помещения строится кривая значения КЕО в характерном сечении (поперечный разрез посеpедине помещения перпендикулярно плоскости световых проемов) (рис. 30).

При боковом освещении нормируется минимальное значение еmin: при одностороннем – в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов (рис. 30, а), при двустороннем – в точке посередине помещения (рис. 30, б). При верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение еср (рис. 30, в, г). В производственных помещениях с верхним и комбинированным освещением еср не должно быть меньше нормированного значения при боковом освещении для аналогичной зрительной работы.

а б в г

Рис. 30. Схемы распределения КЕО по характерному разрезу помещения:

а – одностороннее боковое освещение; б – двустороннее боковое освещение;
в – верхнее освещение; г – комбинированное освещение; 1 – уровень рабочей поверхности

Нормируемое значение КЕО, еN, для зданий, располагаемых в различных районах, следует определять по формуле

еN = ен·mN,

где N – номер группы обеспеченности естественным светом;

ен – нормативное значение КЕО, соответствующее разряду зрительной работы, % (определяется по СНиП 23-05-95 в зависимости от минимального размера объекта различения);

mN – коэффициент светового климата.

Пример расчета естественной освещенности

Требуется определить, соответствует ли нормам естественная освещенность в производственном помещении при боковом одностороннем освещении, если

наружная освещенность Енар = 10000 лк;

внутренняя освещенность Евн = 130 лк;

условия зрительной работы – средней точности (IV разряд, минимальный размер объекта различения 0,5 – 1 мм);

здание расположено в Свердловской области, световые проемы в боковых стенах здания ориентированы на северо-запад.

Решение

1. Определяем фактическое значение КЕО

.

2. По табл. 1 СНиП 23-05-95 определяем нормативное значение КЕО, соответствующее IV разряду зрительной работы при одностороннем боковом освещении, ен = 1,5 %.

3. В соответствии с таблицей прил. Д СНиП 23-05-95 определяем, что Свердловская область относится к 1-й группе административных районов по ресурсам светового климата. Тогда согласно табл. 4 СНиП 23-05-95 коэффициент светового климата для заданных условий тN = 1.

4. Определяем нормативное значение КЕО:

еN = ен·mN, = 1,5·1 = 1,5 %.

Вывод: поскольку еф > еN, естественная освещенность в помещении соответствует санитарно-гигиеническим требованиям.

При естественной освещенности нормируют также качественную характеристику – неравномерность естественного освещения, которая определяется коэффициентом неравномерности — отношением максимальной освещенности к минимальной. Чем выше точность работ, тем меньше должен быть коэффициент неравномерности: не более 2:1 для зрительных работ I и II разрядов и 3:1 – для III и IV разрядов.

Искусственное освещение

Рабочее освещение служит для создания нормальной освещенности при выполнении конкретной работы в зависимости от разряда зрительной работы.

Нормируемой количественной характеристикой искусственного освещения служит освещенность [лк].

Нормативное значение освещенности определяется по СНиП 23.05-95 в зависимости от разряда и подразряда зрительной работы.

Установлено 8 разрядов зрительной работы в зависимости от минимального размера объекта различения.

Подразряды зрительной работы определяются по значениям яркостного контраста, определяемого как отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта (Lо) и фона (Lф) к яркости фона:

;

а) малый контраст на темном фоне;

б) малый контраст на среднем фоне или темный контраст на темном фоне;

в) малый контраст на светлом фоне или большой контраст на темном фоне;

г) средний контраст на светлом фоне, большой контраст на светлом фоне или большой контраст на среднем фоне.

Для учета снижения освещенности в процессе эксплуатации от запыления и загрязнения расчетную освещенность увеличивают по сравнению с нормируемой, используя коэффициент запаса, который выбирается равным от 1,15 до 1,7 для ламп накаливания и от 1,3 до 2 для газоразрядных ламп.

Расчет искусственного освещения сводится к определению требуемого количества выбранных ламп.

Гигиенические требования, отражающие качество
производственного освещения

1. Равномерное распределение яркостей в поле зрения и отсутствие резких теней. Если в поле зрения постоянно находятся поверхности, значительно отличающиеся по яркости (освещенности), то при переводе взгляда с ярко- на слабоосвещенную поверхность глаз вынужден переадаптироваться, что ведет к развитию утомления зрения и затрудняет выполнение производственных операций.

2. Ограничение прямой и отраженной блескости. Показатель ослепленности глаза Р является критерием оценки слепящего воздействия большой яркости источника света или ярких бликов, которые вызывают нарушение зрительных функций глаза – его ослепленность: Р = (S – 1)1000, где S = v1/v2 – коэффициент ослепленности, равный отношению видимостей объекта соответственно при наличии и отсутствии защиты глаза от слепящего воздействия источника. Видимость является показателем того, насколько хорошо глаз видит объект или световое поле; определяется в относительных единицах числом пороговых контрастов: v = k/kпорог, где k – контраст в условиях рассматриваемой зрительной работы. Предельно допустимое значение показателя ослепленности согласно нормам должно быть не более
20 – 80 единиц (в зависимости от характера и длительности зрительной работы). Для ограничения отраженной блескости нормируется предельная яркость рабочей поверхности не выше 500 кд/м2 при ее площади более 0,2 м2 и не выше 2500 кд/м2 при 0,01 м2 и менее.

3. Ограничение или устранение колебаний светового потока.

4. Необходимо обеспечивать оптимальную направленность светового потока. Экспериментально установлено, что наилучшая видимость достигается при направлении света на рабочую поверхность под углом 60 0 к ее нормали, а наихудшая – под углом 0 0.

5. Освещенность должна быть постоянной во времени. Для оценки условий работы глаза в мелькающем свете, который создают газоразрядные лампы, вводится коэффициент пульсации освещенности, %, который характеризует относительную глубину изменения освещенности от Emax до Еmin в течение одного периода ее колебания и определяется по формуле

,

где Еcp – среднее значение освещенности за один период ее колебания. Значения коэффициента пульсации нормируются (не более 12…25 % в зависимости от характера зрительной работы). В нормах рекомендуется применять в первую очередь газоразрядные лампы как гигиенически и экономически более выгодные, чем лампы накаливания: спектр света их близок к естественному, световая отдача в 3…4 раза больше, а срок службы более чем в 10 раз выше, чем у ламп накаливания. Но газоразрядные лампы имеют тот недостаток, что излучаемый ими световой поток пульсирует безынерционно, т.е. одинаково с колебаниями переменного тока. В мелькающем свете искажается восприятие вращающихся и движущихся предметов: возникает иллюзия их остановки или движения в обратную сторону, искажается скорость и направление движения. Это явление называют стробоскопическим эффектом. Для стабилизации светового потока лампы включают в сеть по определенным электрическим схемам таким образом, чтобы коэффициент пульсации не превышал установленной нормы.

6. Освещение должно иметь спектр света, близкий к естественному, особенно при зрительных работах, требующих цветопередачи.

B районах за Северным полярным кругом, а также и в других местностях при отсутствии естественного света в дополнение к обычному электрическому должно быть использовано эритемное освещение в целях компенсации ультрафиолетовой недостаточности.

Аварийное освещение устраивается в производственных помещениях и на открытой территории для временного продолжения работ в случае аварийного отключения рабочего освещения (общей сети). Оно должно обеспечивать не менее 5 % освещенности от нормируемого рабочего общего освещения.

Специальное освещение применяется для освещения улиц, мостов, стадионов и в других случаях.

Контрольные вопросы и задачи

1. Основные светотехнические характеристики: световой поток, сила света, освещенность, коэффициент отражения, яркость поверхности.

2. Обобщенный закон освещенности.

3. Виды освещения в зависимости от источника светового потока.

4. Источники света искусственного освещения: лампы накаливания и люминесцентные лампы, их достоинства и недостатки.

5. Светильники, их назначение. Защитный угол светильника.

6. Системы и виды искусственного освещения.

7. Нормирование естественного освещения. Коэффициент естественного освещения. Кривая освещенности в характерном разрезе здания.

8. Нормирование искусственного освещения. Разряды и подразряды зрительной работы.

9. Гигиенические требования к качеству освещения.

10. Причины пульсации светового потока и способы ее уменьшения.

11. Задача. Определить, соответствует ли нормам естественная освещенность, если

наружная освещенность Енар = 10000 лк;

внутренняя освещенность Евн = 100 лк;

нормативное значение КЕО, соответствующее разряду зрительной работы, ен = 1,2 %;

коэффициент светового климата тN = 0,9.

Обеспечение безопасности производства

Травмобезопасность – свойство рабочего места соответствовать требованиям безопасности труда, исключающим травмирование работающих в условиях, установленных нормативно-правовыми актами.

Травмобезопасность рабочих мест обеспечивается исключением повреждений частей тела человека, которые могут быть получены в результате воздействия опасных производственных факторов, а именно:

- движущихся предметов, механизмов или машин, а также неподвижными их элементами на рабочем месте (при механическом воздействии). Такими предметами являются зубчатые, цепные, клиноременные передачи, кривошипные механизмы, подвижные столы, вращающиеся детали, органы управления и т.п.;

- электрического тока. Источником поражения могут быть незащищенные и неизолированные электрические провода, поврежденные электродвигатели, открытые коммутаторы, незаземленное оборудование и др.;

- агрессивных и ядовитых химических веществ: химические ожоги силь-ными кислотами, едкими щелочами и ядовитыми химическими веществами (хлор, аммиак и т.д.) при попадании их на кожу или в легкие при вдыхании;

- нагретых элементов оборудования, перерабатываемого сырья, других теплоносителей (при термическом воздействии). Примерами таких элементов являются горячие трубопроводы, крышки котлов, танков, корпуса оборудования, детали холодильных установок и т.д.,

- а также повреждения, полученные при падениях. Падения подразделяются на два вида: падение на человека различных предметов и падение человека в результате поскальзывания, запинания, падения с высоты или внезапного ухудшения здоровья.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ К ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССАМ И ОБОРУДОВАНИЮ

Общие требования к производственному оборудованию и производственным процессам установлены ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ «Процессы производственные. Общие требования безопасности».

Безопасность производственного процесса – свойство производственного процесса сохранять соответствие требованиям безопасности труда в условиях, установленных нормативно-технической документацией.

Безопасность производственного оборудования – свойство производственного оборудования сохранять соответствие требованиям безопасности труда при выполнении заданных функций в условиях, установленных нормативно-технической документацией.

Требования безопасности к производственным процессам

Производственные процессы должны быть пожаро- и взрывобезопасными, не должны загрязнять окружающую среду. Требования безопасности к технологическим процессам включают также:

- устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное действие;

- замену технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при которых указанные факторы отсутствуют или имеют меньшую интенсивность;

- комплексную механизацию, автоматизацию, применение дистанционного управления при наличии опасных и вредных производственных факторов;

- герметизацию оборудования;

- применение средств защиты работающих;

- рациональную организацию труда и отдыха в целях профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничение тяжести труда;

- своевременное получение информации о возникновении опасных и вредных производственных факторов на отдельных технологических операциях;

- систему контроля и управления технологического процесса, обеспечивающую защиту работающих и аварийное отключение производственного оборудования;

- своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных факторов.

Требования безопасности к производственному оборудованию

1. Производственное оборудование должно быть безопасным в течение всего срока службы: при монтаже (в необходимых случаях – демонтаже), эксплуатации, ремонте, транспортировании и хранении, при использовании отдельно или в составе комплексов или технологических систем.

2. Производственное оборудование не должно загрязнять (выбросами вредных веществ и пыли, шумом и вибрацией, вредными излучениями) производственную среду выше установленных норм.

3. Безопасность оборудования должна обеспечиваться выбором принципов действия, конструктивных схем, безопасных элементов конструкций и т.п., а также применением в конструкции средств механизации, автоматизации и дистанционного управления.

4. Рабочие места, органы управления и средства отображения информации должны соответствовать эргономическим требованиям.

5. Оборудование должно оснащаться устройствами безопасности, сигнализации и другими необходимыми средствами защиты.

6. Производственное оборудование должно быть пожаро- и взрывобезопасным.

7. Производственное оборудование при правильной эксплуатации в установленных условиях не должно создавать опасности в результате воздействия внешней среды (влажности, солнечной радиации, механических колебаний, высоких и низких давлений и температур, агрессивных веществ, ветровых нагрузок, обледенения, микроорганизмов и т.п.).

8. Требования безопасности должны отражаться в технической документации.

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Выбор методов и средств защиты работающих определяется характером производственной деятельности, зависит от используемых производственных технологий, состояния производственного оборудования, зданий и сооружений и регламентируется соответствующими правилами, инструкциями и другими нормативными документами.

Основные методы обеспечения безопасности

1. Пространственное и (или) временное разделение зоны опасности и рабочей зоны. Данный метод реализуется путем рациональной организации деятельности и инженерных решений.

2. Адаптация производственной среды к характеристикам человека. Данный метод реализуется следующими способами:

- устранение опасности в источнике ( использование безопасных технологий, исправного инструмента и оборудования, соблюдение оптимальных параметров производственных процессов и режимов работы оборудования, своевременное обслуживание и уход за оборудованием, зданиями и сооружениями, использование устройств защиты и т.д.);

- устранение опасности на пути распространения (очистка и нейтрализация вредных выбросов, экранирование, ограждение и изоляция и т.п.);

- использование средств коллективной защиты.

3. Адаптация человека к окружающей среде и повышение его защищенности. Данный метод реализуется путем профотбора и обучения персонала, лечебно-профилактического и медицинского обслуживания, использования средств индивидуальной защиты.

Опасные зоны оборудования и средства защиты

Опасная зона – это пространство, в котором возможно действие на работающего опасных и (или) вредных производственных факторов (ГОСТ 12.0.002 - 80).

При проектировании и эксплуатации машин и агрегатов необходимо предусматривать применение устройств либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих эту опасность за счёт применения средств защиты.

Средства защиты работающих по характеру их применения делятся на две категории: коллективные и индивидуальные (ГОСТ 12.4.011 - 89).

Средства коллективной защиты – средства, предназначенные для защиты группы работников. Они подразделяются:

- на инструменты и приборы для контроля параметров производственной среды и производственных процессов;

- устройства вентиляции, кондиционирования и отопления;

- освещение;

- средства противопожарной защиты;

- средства изоляции;

- ограждения (экраны, щитки, дверцы, капоты, кабины, барьеры и т.п.);

- блокировки;

- ограничители (перемещений, грузоподъемности, скорости, нагрузки);

- защитную сигнализацию и сигнальную окраску;

- знаки безопасности и т.д.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) – средства, предназначенные для защиты одного работника. Средства индивидуальной защиты применяют в тех случаях, когда безопасность работ не может быть полностью обеспечена средствами коллективной защиты конструкцией оборудования.

Согласно ГОСТ 12.4.011 – 89, СИЗ подразделяются следующим образом:

- изолирующие костюмы;

- средства защиты органов дыхания (СИЗОД);

- специальная одежда;

- специальная обувь;

- средства защиты рук;

- средства защиты головы;

- средства защиты лица;

- средства защиты органов слуха;

- средства защиты глаз;

- предохранительные приспособления;

- защитные дерматологические средства.

Основные правила обеспечения работников СИЗ:

- работники обеспечиваются СИЗ бесплатно в соответствии с Типовыми отраслевыми нормами и на основании результатов аттестации условий труда;

- работодатель обязан обеспечить выдачу, хранение и уход за средствами защиты, обучение работников правилам их использования;

- средства защиты должны иметь инструкцию по эксплуатации и сертификат качества (Трудовой кодекс РФ, ст. 212).

Контрольные вопросы

1. Определить понятие «травмобезопасность».

2. Перечислить возможные опасные производственные факторы.

3. Перечислить основные требования безопасности к производственным процессам.

4. Требования безопасности к производственному оборудованию.

5. Назвать основные методы обеспечения безопасности и пути их реализации.

6. Что такое «опасная зона»?

7. Две категории средств защиты.

8. Примеры средств коллективной защиты.

9. Классификация средств индивидуальной защиты.

10. За чей счет осуществляется приобретение, хранение, стирка, ремонт средств индивидуальной защиты работников?

11. Каким обязательным требованиям должны удовлетворять СИЗ согласно ТК РФ?

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Воздействие электрического тока на организм человека

Проходя через тело человека, ток оказывает следующие виды воздействия:

1) термическое (ожоги и т.п.);

2) электролитическое (разложение электролитов: крови, тканевых жидкостей);

3) биологическое (спазм, судороги, фибрилляция сердца – т.е. хаотическое, беспорядочное сокращение волокон (фибрилл) сердечной мышцы).

Виды поражений

Ток, который протекает через тело человека, действует на организм не только в местах контакта и по пути протекания тока, но и на такие системы, как кровеносная, дыхательная и сердечно-сосудистая. Опасность получения электротравм имеет место не только при прикосновении, но и через напряжение шага и через электрическую дугу.

Это многообразие действий электрического тока может привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. В большинстве случаев электротравмы излечиваются, но иногда при тяжелых ожогах травмы могут привести к гибели человека.

Различают следующие электрические травмы:

- электрические ожоги;

электрические знаки;

электроофтальмия;

механические повреждения.

Электрический ожог – самая распространенная электротравма. Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Различают четыре степени ожогов: I – покраснение кожи; II – образование пузырей; III – омертвение всей толщи кожи; IV – обугливание тканей. Тяжесть поражения организма обусловливается не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности тела.

Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1-2 кВ и являются в большинстве случаев ожогами I и II степени; иногда бывают и тяжелые ожоги.

Дуговой ожог. При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (температура дуги выше 3500 0С и у нее весьма большая энергия), которая и причиняет дуговой ожог. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые – III или IV степени.

Электрические знаки – четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны, и лечение их заканчивается благополучно.

Металлизация кожи – это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях рубильников под нагрузкой и т. п. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагревшимся металлом.

Электроофтальмия – поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызванные падением человека с высоты, ударами о предметы в результате непроизвольных движений или потери сознания при воздействии тока.

Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм различают четыре степени электрических ударов:

- I степень – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

- II степень – судорожное сокращение мышц, потеря сознания, но сохранение дыхания и работы сердца;

- III степень – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и/или дыхания;

- IV степень – клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током

На исход поражения электрическим током оказывают влияние следующие факторы.

1. Величина силы тока и напряжения.

2. Время прохождения тока через организм человека.

3. Путь, или петля прохождения тока. Наиболее опасным является путь прохождения тока через сердечную мышцу и дыхательную систему.

Наиболее часто встречающиеся пути:

- нога-нога – 0,4 % энергии проходит через сердце;

- рука-рука – 3,4 %;

- левая рука-нога – 3,6 %;

- правая рука-нога – 6,7 % (наиболее опасный путь).

4. Место контакта с током (действие тока на организм усиливается при замыкании контактов в акупунктурных точках (зонах).

5. Род и частота тока. Наиболее опасным является переменный ток с частотой 20…100 Гц. При частоте меньше 20 или больше 1000 Гц опасность поражения током заметно снижается. Токи частотой более 500 Гц не вызывают электрического удара, однако они могут вызвать термические ожоги. Считается, что в интервале напряжений 450…500 В вне зависимости от рода тока действие одинаково; ниже 450 В – поражение переменным током сильнее, чем постоянным током; выше 500 В – опаснее постоянный ток. Наибольшую опасность представляет переменный ток промышленной частоты (50 – 60 Гц).

6. Фаза сердечной деятельности. Фибрилляция и остановка сердца могут возникнуть, если время протекания тока через сердце совпадает с так называемой фазой Т на электрокардиограмме человека, когда сердце находится в расслабленном состоянии и наиболее чувствительно к воздействию электрического тока. Фаза Т в общем периоде кардиоцикла (0,75…1 с) занимает 0,2 с. Поэтому все отключающие устройства тока должны проектироваться со временем срабатывания менее 0,2 с.

7. Состояние организма человека (прежде всего нервной системы).

8. Условия окружающей среды (температура, влажность и др.).

Повышенная температура, влажность повышают опасность поражения электрическим током. Чем ниже атмосферное давление (а значит, степень насыщенности организма кислородом), тем выше опасность поражения.

Пороговые значения токов

Можно выделить три основные реакции организма на прохождение тока:

1) ощущение тока;

2) судорожное (непреодолимое) сокращение мышц;

3) фибрилляция сердца.

Минимальные значения токов, вызывающих основные реакции, называются пороговыми значениями токов.

В связи с этим различают токи:

1) ощутимый;

2) неотпускающий;

3) фибрилляционный.

Для переменного тока пороговые значения составляют 0,6…1,5 мА – ощу-тимый ток; 6…20 мА – неотпускающий ток; 100 мА – фибрилляционный ток.

В электроустановках за «смертельный» порог берется значение фибрилляционного тока.

Для каждого порогового значения тока существует минимальное допустимое время воздействия: 10 мин – для ощутимого тока; 3 с – для неотпускающего тока; 1с – для фибрилляционного тока.

Сопротивление тела человека

Экспериментально установлено, что сопротивление тела человека имеет активно-емкостный характер и слагается из Rк (сопротивление кожи человека), Ск (емкость, образованная за счет диэлектрических свойств кожного покрова) и Rвн (электрическое сопротивление внутренних органов). Поверхностный кожный покров, состоящий из наслоения ороговевших клеток, имеет большое сопротивление – в сухом состоянии кожи оно может иметь значения до 500 кОм. Сопротивление внутренних органов человека составляет 400–600 Ом. Емкость кожи составляет 100 –150 пФ.

В электрических расчетах за расчетное значение сопротивления тела чело-века принято Rh, равное 1000 Ом. При этом емкостной составляющей прене-брегают. Не учитывают также нелинейность сопротивления тела человека – его зависимость от приложенного напряжения, длительности протекания тока и др.

Ситуационный анализ поражения током

Наиболее характерны два случая замыкания цепи тока через тело человека: когда человек касается одновременно двух проводов и когда он касается одного провода. Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным прикосновением, а вторую – однофазным.

Типы электрических сетей

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), электро-установки в отношении мер электробезопасности разделяются:

1) на электроустановки выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

2) электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);

3) электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;

4) электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Наиболее типичны два случая замыкания цепи тока через тело человека: когда человек касается одновременно двух проводов и когда он касается одного провода. Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным прикосновением (рис. 31), а вторую – однофазным (рис. 32 ... 34).

Двухфазное прикосновение

А

а

б

С

Рис. 31. Схема прохождения тока через тело человека при двухфазном прикосновении:

а – общая схема; б – векторная диаграмма напряжений фаз относительно земли

Ток, проходящий через тело человека, в этом случае не зависит от режима нейтрали:

,

где Uл – линейное напряжение;

Uф – фазное напряжение;

Rh – сопротивление тела человека.

Двухфазное прикосновение считается наиболее опасным, поскольку человек оказывается под линейным напряжением, которое в раз больше фазного.

Например, если линейное напряжение Uл составляет 380 В, а сопротивление тела человека Rh принять равным 1000 Ом, ток, протекающий через тело человека, составит

.

Это значение в несколько раз превышает величину фибрилляционного тока.

Однофазное прикосновение
А. Однофазное прикосновение в сетях с заземленной нейтралью

Рис. 32. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с заземленной нейтралью

Ток, проходящий через тело человека:

,

где Rн – сопротивление заземления нейтрали, Rн ≤ 4 Ом;

rп, rоб , rод – сопротивление пола, обуви, одежды.

Б. Однофазное прикосновение в сетях с изолированной нейтралью

Рис. 33. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью

В сетях с изолированной нейтралью условия электробезопасности определяются сопротивлениями изоляции и емкостью относительно земли.

Ток, проходящий через тело человека:

.

Если емкость проводов относительно земли мала, т.е. Сф–>0, что обычно бывает в воздушных сетях небольшой протяженности, то ток через тело человека определится выражением

,

где Rф – сопротивление изоляции фазы.

Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, т.е. Rф→∞, что обычно бывает в кабельных сетях, то сила тока через тело человека:

где Хс – емкостное сопротивление, Хс = 1/ ωС, Ом;

ω – угловая частота, рад/с.

Таким образом, при поддержании параметров сети Rф и Сф на соответствующем нормам уровне можно добиться обеспечения электро-безопасных условий эксплуатации сети. Поэтому при эксплуатации электри-ческих сетей, работающих в режиме изолированной нейтрали, особое значение имеет контроль изоляции. По требованию безопасности Rиз ≥ 0,5 МОм.

Приведенные формулы справедливы для работы установок в нормальном режиме (т.е. при сохранении нормативных значений сопротивления изоляции).

Схема прохождения тока через тело человека в аварийном режиме (при неисправности изоляции фаз) приведена на рис. 34.

Rпер

Рис. 34. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью при замыкании на землю одной из фаз (аварийный режим)

Ток, проходящий через тело человека в аварийном режиме, определяется выражением

.

В аварийных ситуациях (при неисправности изоляции фаз) человек попадает под действие линейного напряжения.

Таким образом, при неисправности изоляции фаз человек попадает под действие линейного напряжения.

Аварийные режимы возникают при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус оборудования, при падении на землю провода под напряжением и по другим причинам. Потенциал токоведущей части падает при этом до потенциала j3, где j3 = J3·R3; здесь J3 – ток замыкания; R3 – сопротивление цепи в точке замыкания.

Растекание тока замыкания в грунте определяет характер распределения потенциала на поверхности Земли. Можно показать, что потенциал на поверхности грунта распределяется по закону гиперболы. Схема растекания тока в грунте представлена на рис. 35.

Рис. 35. Распределение потенциала по поверхности Земли при стекании тока
на землю

Напряжение прикосновения и шаговое напряжение

Напряжение прикосновения (рис.36) – это напряжение между двумя точками цепи замыкания на землю (корпус) при одновременном прикосновении к ним человека. Численно оно равно разности потенциалов корпуса и точек грунта, в которых находятся ноги человека, :

;

; ; ,

где – удельное сопротивление грунта;

r – радиус условного полусферического заземлителя;

– коэффициент напряжения прикосновения. В пределах зоны растека-ния тока меньше единицы, а за пределами этой зоны равен единице. Напряжение прикосновения увеличивается по мере удаления от заземлителя, и за пределами зоны растекания тока оно равно напряжению на корпусе оборудования.

Ток, протекающий через тело человека при прикосновении,

.

Напряжение шага (рис. 36) – разность потенциалов, обусловленная растеканием тока замыкания на землю, между точками цепи тока, находящихся на расстоянии шага а, которых одновременно касается ногами человек.

Рис.36. Схема возникновения напряжения прикосновения и шагового напряжения

; ; ; ,

где bш – коэффициент шагового напряжения.

Напряжение шага зависит от потенциала замыкания и удельного сопротивления грунта, а также расстояния от заземлителя и ширины шага.

Напряжение шага максимально у заземлителя и уменьшается по мере удаления от заземлителя; вне поля растекания оно равно нулю.

Ток, обусловленный напряжением шага,

.

Классификация помещений по опасности поражения электрическим током

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), установлены три категории помещений по опасности поражения электрическим током (табл. 14).

Таблица 14

Классификация помещений по электроопасности [ПУЭ]

Категория помещения

Характеристика помещения

1. Без повышенной опасности

В помещении отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность (см. п. 2 и 3)

2. С повышенной опасностью

Наличие одного из признаков:

1) сырость (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%);

2) токопроводящая пыль (металлическая, угольная и т.п.);

3) токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

4) высокая температура (температура длительно превышает +35 °С);

5) возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования –
с другой

3. Особоопасные

Характеризуются наличием:

1) особой сырости: влажность воздуха близка
к 100 % :

2) химически активной или органической среды (агрессивные пары, газы, жидкости, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования);

3) одновременно двух или более условий повышенной опасности (см. п. 2)

Методы и средства обеспечения электробезопасности
Средства электробезопасности

1) общетехнические;

2) специальные;

3) средства индивидуальной защиты.

Общетехнические средства защиты

К общетехническим средствам электробезопасности относятся:

1) рабочая изоляция;

2) двойная изоляция;

3) недоступность токоведущих частей (применение оградительных средств – кожух, электрический шкаф и др.);

4) блокировки безопасности (механические, электрические);

5) малое напряжение. Малое напряжение, согласно стандарту – номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током (ГОСТ12.1.009-76 ССБТ. Электро-безопасность. Термины и определения). В 7-м издании ПУЭ водится понятие «сверхнизкое (малое) напряжение» (СНН) – напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Для переносных светильников – 36 В, для особоопасных помещений и вне помещений – 12 В;

6) меры ориентации (использование маркировок отдельных частей электрооборудования, надписи, предупредительные знаки, разноцветная изоляция, световая сигнализация).