5. Обеспечение освещения рабочего места

5.1. Рациональное освещение

Наиболее важной областью оптического спектра ЭМИ является видимый свет. Свет – это возбудитель зри­тельной сенсорной системы, в пределах 85…90% обеспечивающей нас ин­формацией об окружающей среде. Параметры видимого света влияют на способность получать ощущения и вос­приятия об окружающей среде. Освещение выполняет полезную общефизиологичес­кую функцию, способствующую появлению благопри­ятного психического состояния людей. С улучшением освещения повышается работоспособность, качество ра­боты, снижается утомляемость, вероятность ошибоч­ных действий, травматизма, аварийности. Недостаточ­ное освещение ведет к перенапряжению глаз, к общему утомлению человека. В результате снижается внимание ухудшается координация движений, что может привес­ти при конкретной физической работе к несчастному случаю. Кроме того, работа при низкой освещенности способствует развитию близорукости и других заболева­ний, а также расстройству нервной системы. Повышен­ная освещенность тоже неблагоприятно влияет на общее самочувствие и зрение, вызывая прежде всего слепящий эффект.

Освещение, удовлетворяющее гигиеническим и эко­номическим требованиям, называется рациональным. К этим требованиям относятся: достаточная освещенность, равномерность, отсутствие слепимости, благоприятный спектральный состав, экономичность. Яркость освещенных поверхностей зависит от их све­товых свойств, от степени освещенности, а в большин­стве случаев также от угла, под которым поверхность рассматривается.

Световые свойства поверхностейхарактеризуются коэффициентами отражения, пропусканияи погло­щения. Эти коэффициенты безразмерные и измеряют­ся в долях единицыили в процентах: ;;;где, ,, —соответственно отраженный, погло­щенный и прошедший через поверхность световой по­ток.

Требуемый уровень освещенности определяется сте­пенью точностизрительных работ. Для рациональной организации освещения необходимо не только обеспе­чить достаточную освещенность рабочих поверхностей, но и создать соответствующие качественные показатели освещения. К качественным характеристикам освеще­ния относятся равномерность распределения светового потока, блескость, фон, контраст объекта с фоном.

Различают прямую блескость, возникшую от ярких источников света и частей светильников, попадающих в поле зрения человека, и отраженную блескость от по­верхностей с зеркальным отражением. Блескость в поле зрения вызывает чрезмерное раздражение и снижает чувствительность и работоспособность глаза. Такое из­менение нормальных зрительных функций называется слепимостью.

Слепящее действие зависит не только от блескости поверхности, направленной к глазу, но и от контраста различения с фоном (К), который определяется отноше­нием абсолютной разности между яркостью объекта и фона к яркости фона: чем он меньше, тем больше ослепленность.

Контраст объекта различения с фоном (К) считается: большим — приК > 0,5; средним — приК = 0,2-0,5; малым — приК < 0,2.

Чтобы избежать слепящего действия света, необхо­димо подвешивать лампы на определенной высоте, кото­рую выбирают в зависимости от мощности лампы и защитного угла (угла падения света на рабочее место) с учетом отражающих поверхностей.

Для повышения видимости целесообразно увеличить контраст различаемых объектов, что более эффективно и экономично в сравнении с увеличением освещенности рабочей поверхности. При повышении контраста следу­ет учитывать цветность и коэффициенты отражения объектов и фона.

Фоном считается поверхность, прилегающая непос­редственно к объекту различения, на которой он рассмат­ривается. Фон характеризуется способностью отражать световой поток и считается светлым при коэффициенте отражения поверхности > 0,4, средним при= 0,2…0,4 и темным при< 0,2. Для повышения равномерности распределения ярко­стей в поле зрения потолки и стены рекомендуется ок­рашивать в светлые тона: салатовый, светло-желтый, кремовый, светло-зеленый или бирюзовый.

Для измерения и контроля освещенностиприменя­ют люксметры Ю-116 и Ю-117, принцип действия ко­торых основан на фотоэлектрическом эффекте. При ос­вещении фотоэлемента в цепи соединенного с ним гальванометра возникает фототок, обусловливающий от­клонение стрелки миллиамперметра, шкалу которого градуируют в люксах. Для использования в люксметрах наиболее пригоден селеновый фотоэлемент, так как его спектральная чувствительность близка к спектральной чувствительности глаза. Освещенность в диапазоне от 0 до 100 лк измеряется открытым фотоэлементом без на­садок. Использование насадок различных типов, имею­щих обозначениеК, М, Р, Т, значительно расширяет диапазон измерений освещенности, который доходит до 100 000 лк. Для освещения производственных, служебных, бы­товых помещений используют естественный свет и свет от источников искусственного освещения.

5.2. Естественное освещение

Источник естественного (дневного) освещения — сол­нечная радиация, т. е. поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Естественное освещение является наи­более гигиеничным. Если по условиям зрительной рабо­ты оно оказывается недостаточным, то используют со­вмещенное освещение.

Естественная освещенность меняется в очень широ­ких пределах: в безлунную ночь — 0,0005 лк, при пол­нолунии — до 0,2 лк, при прямом свете солнца — до 100 000 лк.

Естественное освещение помещений подразделяется на боковое (через световые проемы в наружных стен­ках), верхнее (через фонари, световые проемы в покры­тии, а также через проемы в стенах перепада высот здания), комбинированное — сочетание верхнего и бо­кового освещения.

Систему естественного освещения выбирают с уче­том следующих факторов:

- назначения и принятого архитектурно-планировоч­ного, объемно-пространственного и конструктивного решения зданий;

- требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей зрительной работы;

- климатических и светоклиматических особенностей места строительства зданий;

- экономичности естественного освещения.

В зависимости от географической широты, времени года, часа дня и состояния погоды уровень естественного освещения может резко изменяться за очень короткий промежуток времени и в довольно широких пределах.

Поэтому основной величиной для расчета и нормирова­ния естественного освещения внутри помещений принят коэффициент естественной освещенности(КЕО) – отно­шение (в процентах) освещенности в данной точке поме­щенияЕ_вн к наблюдаемой одновременно освещенности под открытым небомЕ_нар:

. (5.1)

Расчет естественного освещения заключается в опре­делении площади световых проемов для помещения. При боковом (б) и верхнем (в) освещении расчет ведут по следующим формулам:

(б) : ;(в): , (5.2)

где S₀,S_Ф – площадь окон и фонарей, м²;S_n – площадь пола, м²;е_н – нормированное значениеКЕО;К₃ – коэф­фициент запаса(k₃ = 1,2…2,0);, —световые харак­теристики окна, фонаря;τ– общий коэффициент светопропускания (учитывает оптические свойства стекла, потери света в переплетах, из-за загрязнения остеклен­ной поверхности, в несущих конструкциях, солнцеза­щитных устройствах);

r₁, r₂ – коэффициенты, учитыва­ющие отражение света при боковом и верхнем освещении;k_зд = 1…1,7 – коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями;k_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Значения коэффициентов для расчета естественного освещения принимают по таблицам СНиП. Иногда для определения площади световых проемов используют све­товой коэффициент, равный ,

где F_c– площадь световых проемов,F_n — площадь пола.

5.3. Искусственное освещение

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда есте­ственная освещенность отсутствует. Искусственное ос­вещение может быть общим и комбинированным (к об­щему освещению добавляется местное освещение). Ис­пользование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчаст­ных случаев и аварий.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, ава­рийное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормаль­ной работы людей и движения транспорта.Дежурноеосвещение включается во внерабочее время.

Аварийноеосвещение предусматривается для обес­печения минимальной освещенности в производствен­ном помещении на случай внезапного отключения рабо­чего освещения.

В современных многопролетных многоэтажных зда­ниях без световых фонарей с одним боковым остекле­нием в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармони­ровали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцент­ные лампы.

В современных осветительных установках, предназ­наченных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накали­вания, галогенные и газоразрядные. Характеристики некоторых ламп даны в Таблице 5.1.

Таблица 5.1. Электрические и световые характеристики ламп при U _ф = 220 В

Лампы накаливания	Люминесцентные лампы
Мощность РЛ, Вт Световой поток Ф Л, лм 40 380 75 950 100 1320 150 2000	Тип лампы Мощность РЛ, Вт Напряжение на лампе Uл Свет. пот Ф Л, лм ЛХБ30-4 30 104 1720 ЛТБ30-4 30 104 1720 ЛДЦ40-4 40 103 2100 ЛД40-4 40 103 2340

Для приближенных ускоренных расчетов применяют метод удельной мощности и определяют требуемое количество n ламп принятой мощности Р _Л для освещения помещения площадью S _П :

n _л = S _П Р _У / Р _Л , (5.3)

где Р _У удельная мощность освещения. Для помещений офисов и конструкторских бюро принимается в пределах 18…26 Вт / м ².

Более точные значения можно получить по методу светового потока

Ф _Л = E _min S _П z k / (n u), (5.4)

где z – коэффициент неравномерности светового потока от различных светильников (0,55…0,99); k – коэффициент запаса, зависящий от типа светильников и количества выделяемой в помещении пыли (1,3…2); u – коэффициент учета отражения от потолка и стен (0,1…0,7).

5.4. Пример расчета искусственного освещения

В помещении площадью S _П = 60 м ² равномерно расположено 5 рабочих мест. При заданной освещенности E _min от общего освещения равномерно подвешенных к потолку светильников с учетом отражения света от стен и потолка требуется рассчитать искусственное освещение с учетом данных Таблицы 5.1.

Решение. Расчет искусственного освещения заключается в выборе типа и мощности ламп и расчете их количества с учетом обеспечения минимальной (средней) освещенности на всей площади помещения. Удельную мощность освещения помещения принимаем равной Р _У = 20 Вт / м ². По методу удельной мощности требуемое количество ламп мощностью Р _Л = 100 Вт равно: n _л = S _П Р _У / Р _Л = 12.

По методу светового потока, формула (5.4), учитывая, что E _min = 150 Лк, и приняв средние значения коэффициентов: z = 0,7; k = 1,1; u = 0,5, а также с учетом данных таблицы 5.1 (третья строка), количество ламп накаливания мощностью 100 Вт получим: n _л = 10.

Как видно расчет по второму методу «дал экономию» в две лампы.

6. Защита от шума

6.1. Характеристики шума

Шум – это совокупность звуков различной силы и частоты (высоты), беспорядочно изменяющихся во времени. По своей природе звуки являются механическими колебаниями твердых тел, газов и жидкостей в слышимом диапазоне частот (16...20 000 Гц). В воздухе звуковая волна распространяется от источника механических колебаний в виде зон сгущения и разрежения. Механические колебания характеризуются амплитудой и частотой.

Амплитуда колебаний определяет давление и силу звучания: чем она больше, тем больше звуковое давление и громче звук. Сущность слухового восприятия состоит в улавливании ухом отклонения давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного. Значение нижнего абсолютного порога чувствительности слухового анализатора составляет 2 · 10^–5 Па при частоте 1000 Гц, а верхнего порога — 200 Па при той же частоте звука.

Частота колебаний влияет на слуховое восприятие и определяет высоту звучания. Колебания с частотой ниже 16 Гц составляют область инфразвуков, а выше 20 000 Гц — ультразвуков. С возрастом (примерно с 20 лет) верхняя граница воспринимаемых человеком частот снижается: у людей среднего возраста до 13... 15 кГц, пожилого — до 10 кГц и менее. Чувствительность слухового аппарата с увеличением частоты от 16 до 1000 Гц повышается, на частотах 1000...4000 Гц она максимальна, а при частоте более 4000 Гц падает.

Физиологической особенностью восприятия частотного состава звуков является то, что ухо человека реагирует не на абсолютный, а на относительный прирост частот: увеличение частоты колебаний вдвое воспринимается как повышение высоты звучания на определенную величину, называемую октавой. Поэтому октавой принято называть диапазон частот, в котором верхняя граница вдвое больше нижней. Слышимый диапазон частот разбит на октавы со средними геометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 и 16000 Гц. Средние геометрические частоты занимают как бы промежуточное положение в октаве. Их определяют из выражения ,гдеf_ниf_в— соответственно нижнее и верхнее значения частоты в октаве.

При гигиенической оценке шума измеряют его интенсивность (силу) и определяют спектральный состав по частоте входящих в него звуков. Интенсивность звука — это количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени и отнесенное к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Значения интенсивности звука изменяются в очень широких пределах – от 10^–12 до 10 Вт/м². В связи с сильной растянутостью диапазона изменения интенсивности и особенностями восприятия звуков (см. закон Вебера — Фехнера) введены логарифмические величины – уровень интенсивности и уровень звукового давления, выражаемые в децибелах (дБ). При использовании логарифмической шкалыуровень интенсивности звука:

L_i = 10 lg (I/I_о), (6.1)

уровень звукового давления:

L = 20 lg (p/p_о), (6.2)

где IиI_о— соответственно фактическое и пороговое значения интенсивности звука, Вт/м²:I_о= 10^–12Вт/м²при эталонной частотеf_э= 1000 Гц;pиp_о— соответственно фактическое и пороговое звуковое давление, Па:p_о = 2 · 10^–5 Па приf_э = 1000 Гц.

Использовать логарифмическую шкалу уровней звукового давления удобно, так как отличающиеся между собой по силе в миллиарды раз звуки укладываются в диапазон 130...140 дБ. Например, уровень звукового давления, создаваемый при нормальном дыхании человека, находится в пределах 10...15 дБ, шепоте — 20....25, нормальном разговоре — 50...60, создаваемый мотоциклом — 95...100, двигателями реактивного самолета на взлете — 110...120 дБ. Однако при сравнении различных шумов необходимо помнить, что шум с уровнем интенсивности 70 дБ вдвое громче шума в 60 дБ и в четыре раза громче шума с уровнем интенсивности 50 дБ, что следует из логарифмического построения шкалы. Кроме того, звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты воспринимаются на слух неодинаково, особенно при уровне интенсивности менее 70 дБ. Причина такого явления заключается в большей чувствительности уха к высоким частотам.

Для обеспечения безопасности производственной деятельности необходимо учитывать способность звуковых волн отражаться от поверхностей или поглощаться ими. Степень отражения зависит от формы отражающей поверхности и свойств материала, из которого она изготовлена. При большом внутреннем сопротивлении материалов (таких, как войлок, резина и т. п.) основная часть падающей на них звуковой волны (энергии) не отражается, а поглощается.

Особенности конструкции и формы помещений могут приводить к многократному отражению звука от поверхностей пола, стен и потолка, удлиняя тем самым время звучания. Такое явление называют реверберацией. Возможность возникновения реверберации учитывают на стадии проектирования зданий и помещений, в которых предполагается установить шумные машины и оборудование.

По частоте различают шум низкочастотный (до 300 Гц), среднечастотный (от 300 до 800 Гц) и высокочастотный (более 800 Гц).

По характеру спектра шум бывает:

широкополосный — имеет непрерывный спектр шириной более одной октавы;

тональный — характеризуется неравномерным распределением звуковой энергии с преобладанием большей ее части в области одной-двух октав.

По времени действия различают следующие виды шума:

постоянный — изменяется в течение рабочей смены не более чем на 5 дБА в ту или иную сторону от среднего уровня;

непостоянный — уровень его звукового давления за рабочую смену может меняться на 5 дБА и более в любую сторону от среднего уровня.

Непостоянный шум, в свою очередь, можно подразделить на:

колеблющийся — с плавным изменением уровня звука во времени;

прерывистый — характеризуется ступенчатым изменением уровня звукового давления на более чем 5 дБА при длительности интервалов с постоянным уровнем давления звука не менее 1 с;

импульсный — состоит из одного или нескольких звуковых сигналов, продолжительность каждого из которых менее 1 с.

Классификацию шума важно учитывать при разработке мероприятий по снижению его вредного влияния на работающих. Например, определение источника возникновения шума и выработка соответствующих оптимальных мер противодействия, направленных на уменьшение уровня давления звука, создаваемого его генератором, способствуют повышению работоспособности людей и снижению их заболеваемости.

Определение частотного спектрашума также важно для обеспечения безопасности и гигиены труда. Так, если низкочастотные звуки распространяются в пространстве сферически от источника их образования, то высокочастотные – в виде узконаправленного потока волн. Поэтому шум низкой частоты легче проникает через неплотные преграды и от него нельзя защититься экранированием, которое особенно эффективно при борьбе с распространением высокочастотного шума.

6.2. Нормирование шума

Неодинаковое действие на организм человека различных видов шума учитывают при его гигиеническом нормировании.

Нормирование шума проводят двумя методами: 1) по предельному спектру шума в дБ; 2) по интегральному показателю (уровню звука) в дБА.

Первый методприменяют для нормированияпостоянногошума. В основу норм положены ограничение уровня звукового давления в пределах октав, характер шума и особенности труда (табл. 6.1) для девяти октавных полос со средними геометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц. Полосу с f_с = 16000 Гц не учитывают, так как звуки такой частоты слышны слабо.

Из таблицы 6.1 видно, что допустимый в пределах октав уровень звукового давления снижается от низких частот к высоким, так как высокочастотный шум более вреден. Однако табличные значения уровней звукового давления установлены для случаев, когда шум является широкополосным. При наличии в помещении тонального и импульсного шумов эти значения следует уменьшить на 5 дБ.

Второй методзаключается в нормированииинтегрального(по всему диапазону частот) уровня шума, измеренного по шкале А шумомера. Этот показатель называют уровнем звука и обозначают дБА. Шкала А шумомера предназначена для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, приблизительно соответствующего линиям равной громкости звуков, и отражает его субъективное восприятие человеком.

Для различных видов работ принимают разные значения предельного спектра (ПС) шума. Предельным спектром называют совокупность уровней звукового давления для учитываемых десяти октавных полос. Обозначение ПС‑80 соответствует допустимому уровню звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц. Приведенные в таблице 6.1 уровни звука связаны с предельным спектром зависимостью: L [дБА] = ПС + 5 дБ.

Таблица 6.1. Допустимые уровни шума на рабочих местах предприятий

Расположение рабочих мест	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со средними геометрическими частотами, Гц									Уровень звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
В помещениях дирекции, проектно-конструкторских бюро, лабораториях для теоретических работ и обработки данных	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
В помещениях управленческого аппарата, рабочих комнатах конторских помещений, лабораториях	93	79	70	63	58	55	52	50	49	60
В помещениях диспетчерской службы, кабинетах, помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону, машинописных бюро, на участках точной сборки, теле­фонных и телеграфных станциях, в помещениях мастеров, залах обработки информации на вычислительных машинах	96	83	74	68	63	60	57	55	54	65
За пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону; в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин	103	91	83	77	73	70	68	66	64	75

Принцип действия приборов для измерения шума основан на преобразовании колебаний звукового давления в электрическое напряжение, которое после усиления регистрируется стрелочным устройством. Шкала последнего отградуирована в децибелах.

6.3. Мероприятия по уменьшению воздействия шума

Мероприятия по уменьшению воздействия на человека любого вредного производственного фактора, в том числе и шума, можно разделить на четыре группы.

1. Меры законодательного характера включают в себя: нормирование шума; установление возрастных цензов при приеме на работу, выполняемую в условиях повышенного шума; организацию предварительных и периодических медицинских осмотров работников; сокращение времени работы с шумными машинами и оборудованием и др.

2. Предотвращения образования и распространения шума ведут в следующих направлениях:

внедрение автоматического и дистанционного управления оборудованием;

рациональное планирование помещений;

изменение технологии с заменой оборудования на менее шумное (например, замена клепки сваркой, штамповки прессованием);

повышение точности изготовления деталей (достигается снижение уровня звука на 5...10 дБА) и балансировки вращающихся деталей, замена цепных передач ременными, подшипников качения подшипниками скольжения (приводит к уменьшению уровня звука на 10...15 дБА), цилиндрических колес с прямыми зубьями цилиндрическими косозубыми; изменение конструкции лопастей вентиляторов; снижение турбулентности и скорости прохождения жидкостями и газами входных и выходных отверстий (например, посредством установки глушителей шума); преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное; установка демпфирующих элементов в местах соприкосновения машин и ограждающих конструкций помещений и т. д.;

экранирование или использование звукоизолирующих кожухов (капотов), в которых часть звуковой энергии поглощается, часть отражается, а часть проходит беспрепятственно;

изменение направления шума, например, ориентированием воздухозаборных и выпускных отверстий систем механической вентиляции и компрессорных установок в сторону от рабочих мест;

отделка стен звукопоглощающими материалами (войлоком, минеральной ватой, перфорированным картоном и т. п.), в которых звуковая энергия за счет вязкого трения в узких порах преобразуется в тепловую. При этом следует учитывать частотные характеристики шума, так как коэффициент звукопоглощения таких материалов на различных частотах неодинаков.

3. Применение средств индивидуальной защиты в тех случаях, когда перечисленными мерами не удается снизить уровень шума до нормативных значений. В зависимости от характеристики шума и вида используемых средств достигают уменьшения уровня интенсивности звука на 5...45 дБ.

4. Меры биологической профилактики направлены на снижение последствий действия вредности (шума) на организм и повышение его резистентности. К ним относят рационализацию режима труда и отдыха, назначение специального питания и лечебно-профилактических процедур.

6.4. Оценка уровня шума

Обычно в помещениях установлено несколько источников шума с различными уровнями интенсивности. В этом случае суммарный уровень звукового давления (L, дБ) в полосах частот или средний уровень звука(L_c, дБА) в равноудаленной от источников точке определяют по формуле

, (6.3)

где L₁,L₂,...,L_n — уровни звукового давления в полосе частот, дБ, или уровни звука, дБА, развиваемые каждым из источников шума в исследуемой точке пространства.

Если источники шума имеют одинаковые уровни звукового давления L, дБ, в полосах частот (или уровни звука, дБА), то последняя формула примет вид:

L = L_i + 10lgn, (6.4)

где n — число источников шума с одинаковыми уровнями звукового давления (уровнями звука).

Если пренебречь затуханием шума в атмосфере, то уровень интенсивности его, дБ, на расстоянии /, м, от источника можно рассчитать по формуле

L=L_i–20 lg l– 8, (6.5)

где L_i — уровень интенсивности шума на расстоянии 1 м от его источника, дБ.

Звукоизолирующая способность однородной перегородки, дБ,

βL= 20 lg (mf_с) – 60, (6.6)

где т – поверхностная масса 1 м²ограждения, кг/м²;f_с — средняя геометрическая частота, Гц.

Звукоизоляция двойного ограждения, дБ, с воздушной прослойкой толщиной 0,08...0,1 м:

βL= 26 lg (m₁ + m₂) – 6, (6.7)

где m₁+m₂— соответственно масса 1 м²первого и второго ограждений, кг/м².

Ослабление шума кожухом, все элементы которого приблизительно одинаково звукопроводны, дБ,

βL=u+10 lg β, (6.8)

где u = 13,5lgт + 13 — собственная звукоизоляция стенок кожуха, дБ;β — коэффициент звукопоглощения материала кожуха, представляет собой отношение поглощенной звуковой энергииE_погк падающейE_пад, изменяется от 0 (приE_пог= 0) до 1 (приE_пог = E_пад).

Пример 1. Найти уровень интенсивностиLшума в атмосфере на расстоянии 10 метров от источника шума интенсивностьюL_i= 80 дБ. Решение выполним по формуле (6.5) и получим:L= 52 дБ.

Пример 2. Найти уровень интенсивностиL1шума, пример 1, за однородной перегородкой, поверхностная масса которойm₁= 100 кг/м², приняв среднюю геометрическую частоту равнойf_с= 1000 Гц. Решение. С учетом формулы (6.6) звукоизолирующая способность однородной стенки равнаβL = 40 дБ.Тогда уровень интенсивности шума за однородной перегородкойL1= 52 – 40 = 12 (дБ).

7. Защита человека от негативных химических и биологических воздействий

   0. Пути проникновения вредных веществ и аэрозолей

Вредные вещества, выделяющиеся в воздух рабочей зоны, изменяют его состав, в результате чего он существенно может отличаться от состава атмосферного воздуха, п. 4.

При проведении различных технологических процессов в воздух выделяются твердые и жидкие частицы, а также пары и газы. Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы - аэродисперсные системы - аэрозоли. Аэрозолями называют воздух или газ, содержащие в себе взвешенные твердые или жидкие частицы. Аэрозоли принято делить на пыль, дым, туман. Пыли или дымы - эхо системы, состоящие из воздуха или газа и распределенных в них частиц твердого вещества, а туманы - системы, образованные воздухом или газом и частицами жидкости.

Размеры твердых частиц пыли превышают 1 мкм, а размеры твердых частиц дыма меньше этого значения. Различают крупнодисперсную (размер твердых частиц более 50 мкм), среднедисперсную (от 10 до 50 мкм) и мелкодисперсную (размер частиц менее 10 мкм) пыль. Размер жидких частиц, образующих туманы, обычно лежит в пределах от 0,3 до 5 мкм.

Проникновение вредных веществ в организм человека происходит через дыхательные пути (основной путь), а также через кожу и с пищей, если человек принимает ее, находясь на рабочем месте. Действие этих веществ следует рассматривать как воздействие опасных или вредных производственных факторов, так как они оказывают негативное (токсическое) (токсичность – ядовитость, способность некоторых химических и биологических веществ оказывать вредное воздействие на живые организмы) действие на организм человека. В результате воздействия этих веществ у человека возникает отравление - болезненное состояние, тяжесть которого зависит от продолжительности воздействия, концентрации и вида вредного вещества.

0. Классификация вредных веществ

Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм. В соответствии с наиболее распространенной (по Е.Я. Юдину и С.В. Белову) классификацией вредные вещества делятся на шесть групп: общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную (детородную) функцию человеческого организма.

Общетоксические вещества вызывают отравление всего организма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол и др.

Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор, аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилизирующие вещества действуют как аллергены (сенсибилизация - повышение реактивной чувствительности клеток и тканей человеческого организма), т.е. приводят к возникновению аллергии Аллергия - необычные, ненормальные, реакции организма, например появление сыпи) у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др.

Воздействие канцерогенных веществ на организм человека приводит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3,4-бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др.

Мутагенные вещества при воздействии на организм вызывают изменение наследственной информации. Это радиоактивные вещества: марганец, свинец и т.д. Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию человеческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, свинец, стирол, марганец, ряд радиоактивных веществ и др.

Пыль, попадая в организм человека, оказывает фиброгенное воздействие, заключающееся в раздражении слизистых оболочек дыхательных путей. Оседая в легких, пыль задерживается в них. При длительном вдыхании пыли возникают профессиональные заболевания легких - пневмокониозы. При вдыхании пыли, содержащей свободный диоксид кремния (SiO₂), развивается наиболее известная форма пневмокониоза - силикоз. Если диоксид кремния находится в связанном с другими соединениями состоянии, возникает профессиональное заболевание - силикатоз. Среди силикатозов наиболее распространены асбестоз, цементоз, талькоз.

7.3. Предельно допустимые концентрации

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.005 устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. ПДК выражаются в миллиграммах (мг) вредного вещества, приходящегося на 1 кубический метр воздуха, т. е. мг/м³.

В соответствии с указанным выше ГОСТом установлены ПДК для более чем 1300 вредных веществ. Еще приблизительно для 500 вредных веществ установлены ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ).

По ГОСТ 12.1.005 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на следующие классы: 1 - чрезвычайно опасные, 2 - высоко опасные, 3 - умеренно опасные, 4 - малоопасные. Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК, средней смертельной дозы и зоны острого или хронического действия.

Если в воздухе содержится вредное вещество, то его концентрация не должна превышать величины ПДК.

7.4. Показатель эффекта суммации

При одновременном присутствии в воздушной среде нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, должно соблюдаться условие, которое выражается через показатель эффекта суммации, см. также раздел 1:

П = ∑ ∑ (n_{i j} / ПДК _{i j} ) ≤ 1, i I ,jJ , (7.1 )

где соответственно I, J – множества видов вредных веществ и каналов их распространения, n_{i j} – фактическое (измеренное) значение параметра (например, концентрации), а ПДК _{i j} – предельно допустимая концентрация вредного вещества i вида, распространяющегося и действующего по каналу j вида относительно человека,.

Если вредные вещества действуют на человека в воздухе (ингаляционный канал распространения, J = 1), то зависимость (7.1) преобразуется к виду

П = n₁ / ПДК₁ + … + n_i / ПДК _i +… + n_I / ПДК _I ≤ 1. (7.2)

Примеры ПДК различных веществ представлены в табл. 7.1. Классификация вредных веществ по опасности приведена в Таблице 7.2.

Таблица 7.1. Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ

Название вещества	Химическая формула	ПДК, мг/м 3	Класс опасности	Агрегатное состояние
Бензпирен (3,4-бензпирен) Бериллий и его соединения (в пересчете на бериллий) Свинец	C 20 H 12 Be Pb	0,00015 0,001 0,01	1 1 1	Пары Аэрозоль Аэрозоль
Хлор Серная кислота Хлорид водорода	Cl 2 H 2 SO 4 H Cl	1,0 1,0 5,0	2 2 2	Газ Пары Газ
Диоксид азота Спирт метиловый	NO 2 CH 3 OH	2,0 5,0	3 3	Газ Пары
Оксид углерода Топливный бензин Ацетон	CO C 7 H 16 CH3 CO CH 3	20 100 200	4 4 4	Газ Пары Пары

7.5. Способы оздоровления воздушной среды

Способы оздоровления воздушной среды заключаются в 1) снижением содержания в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих величины ПДК на данное вещество), а также 2) поддержанием требуемых параметров микроклимата в производственном помещении.

Снизить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны можно, используя технологические процессы и оборудование, при которых вредные вещества либо не образуются, либо не попадают в воздух рабочей зоны. Например, перевод различных термических установок и печей с жидкого топлива, при сжигании которого образуется значительное количество вредных веществ, на более чистое - газообразное топливо, а еще лучше - использование электрического нагрева.

Большое значение имеет надежная герметизация оборудования, которая исключает попадание различных вредных веществ в воздух рабочей зоны или значительно снижает в нем концентрацию их. Для поддержания в воздухе безопасной концентрации вредных веществ используют различные системы вентиляции. Если перечисленные мероприятия не дают ожидаемых результатов, рекомендуется автоматизировать производство или перейти к дистанционному управлению технологическими процессами. В ряде случаев для защиты от воздействия вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны, рекомендуется использовать индивидуальные средства защиты работающих (респираторы, противогазы), однако следует учитывать, что при этом существенно снижается производительность труда персонала.

Таблица 7.2. Классы опасности вредных веществ

Наименование показателей	1	2	3	4
Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг / м 3	Менее 0,1	0,1…1,0	1,0…10,0	Более 10,0
Средняя смертельная доза DLж 50при введении в желудок, мг / кг	Менее 15	15…150	151…5000	Более 5000
Средняя смертельная доза DLк 50при нанесении на кожу, мг/ кг	Менее 100	100…500	501…2500	Более 2500
Средняя смертельная концентрация CL50в воздухе, мг / м3	Менее 500	500…5000	5001…50000	Более 50000
Зона острого действия Zac	Менее 6	6…18	18,1…54	Более 54
Зона хронического действия Zch	Более 10	5…10	2,5…4,9	Менее 2,5
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)	Более 300	30…300	3…29	Менее 3,0

Устройство и принцип работы общеобменной вентиляции, а также ее использование для поддержания требуемых параметров микроклимата рассмотрены в п. 4. В нем мы рассмотрели устройство обще обменной вентиляции, предназначенной для смены воздуха во всем помещении. Движение воздуха в этой системе достигается за счет использования специальных воздуходувных машин - вентиляторов. Такая система обще обменной вентиляции носит название механической. В ряде случаев, особенно в горячих цехах и помещениях со значительным избытком явной теплоты, может быть использован и другой тип обще обменной вентиляции - естественная. Перемещение воздуха при естественной вентиляции достигается за счет разности температур в производственном помещении и наружного воздуха (холодный воздух вытесняет из помещения теплый), а также в результате действия ветра (ветрового давления). Простейшим способом естественной вентиляции является проветривание помещений через окна, форточки или фрамуги. Кроме того, воздух может поступать в помещение и удаляться из него через различные щели и не плотности стен, окон и т.д. (инфильтрация воздуха). Кроме того, естественная вентиляция производственных помещений может осуществляться с помощью специальных технических приемов: аэрацией и с использованием дефлекторов. Наиболее часто для снижения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используется механическая вентиляция, иногда возможно использование вентиляции, состоящей из естественной и механической систем.

Расчет параметров системы вентиляции. Необходимое количество воздуха, подаваемого в помещение для снижения содержания в нем вредных веществ до нормы, может быть определено из выражения

G + L _пр q _пр = L _выт q _выт , (7.3)

где G – выделяющиеся в помещении в внутренним объемом (м³) вредные вещества; L _пр , L _выт – соответственно требуемое количество (м³/ч) приточного и вытяжного воздуха; q _пр , q _выт – соответственно концентрация вредного вещества в приточном и вытяжном воздухе.

Учитывая, что L _пр ≈ L _выт = L, получим

L = G / (q _выт – q _пр ) . (7.4)

Если наружный воздух не содержит вредного вещества (q _пр = 0), то L = G /q _выт

Рассмотрим теперь, какие требования предъявляются к концентрациям q _пр и q _выт . Для обеспечения безопасной концентрации вредного вещества в воздушных выбросах q _выт ≤ ПДК. Для создания эффективной системы вентиляции должно соблюдаться условие q _выт ≤ 0,3 ПДК вредного вещества.

Если в воздух рабочей зоны выделяется несколько веществ, не обладающих однонаправленным действием, то требуемое количество приточного воздуха L должно рассчитываться для каждого из этих веществ и выбирается наибольшее из полученных значений.

В случае выделения в воздух рабочей зоны нескольких веществ, обладающих однонаправленным действием (например, паров кислот), рассчитывают по уравнению (7.2) количество воздуха, требуемое для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации при совместном действии вредных веществ, а затем суммируют полученные значения L, значение которой используется для расчетов вентиляции.

Если не известны состав и концентрация выделяющихся в воздух вредных веществ, для ориентировочных расчетов

L = k V , (7.5)

где k – кратность воздухообмена в помещении в течение часа, ч ^{– 1} ;

V – объем вентилируемого помещения, м ³.

В качестве примера приведем рекомендуемые значения k для следующих процессов и работ. Участок ремонта электрооборудования – 15; помещения со швейным процессом – 8; помещения для приготовления пищи – 10; комнаты для работы с ПЭВМ – 4…9.

Для удаления вредных веществ у источников их образования служит местная вытяжная вентиляция. Использование устройств местной вытяжной вентиляции практически полностью позволяет удалить пыль и другие вредные вещества из производственного помещения. Устройства местной вентиляции изготавливают в виде отсосов открытого типа и отсосов от полных укрытий.

Отсосы открытого типа находятся за пределами источников выделения вредных веществ. Это вытяжные зонты, вытяжные панели, бортовые отсосы и другие устройства. Отсосы от полных укрытий - это вытяжные шкафы, кожухи и вытяжные камеры, а также ряд других устройств, внутри которых находятся источники выделения вредных веществ.

Для более эффективного удаления из помещений вредных веществ система обще обменной вентиляции обычно комбинируется с местной.

В производственном помещении необходим постоянный контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Отбор проб на определение этих веществ обычно проводят на рабочем месте на уровне дыхания работающего.

Для контроля запыленности воздуха рабочей зоны могут быть использованы различные методы (фильтрационные, седиментационные, электрические) и др. Весьма перспективны новые методы измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны с использованием лазерной техники. В нашей стране наиболее распространен прямой весовой (гравиметрический) метод измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны. Он заключается в отборе всей находящейся в зоне дыхания пыли на специальные аэрозольные фильтры типа АФА ВП. Отбор проб осуществляется с помощью различных аспираторов.

Определение концентрации вредных веществ, присутствующих в воздухе в виде паров и газов, может также осуществляться различными методами, например с использованием переносных газоанализаторов типа УГ-1 или УГ-2.

7.6. Индивидуальные средства защиты

Рассмотрим основные индивидуальные средства защиты, предназначенные для защиты органов дыхания человека от вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны. Указанные средства защиты делятся на фильтрующие и изолирующие.

В фильтрующих устройствах вдыхаемый человеком загрязненный воздух предварительно фильтруется, а в изолирующих - чистый воздух подается по специальным шлангам к органам дыхания человека от автономных источников. Фильтрующими приборами (респираторами и противогазами) пользуются при невысоком содержании вредных веществ в воздухе рабочей зоны (не более 0,5% по объему) и при содержании кислорода в воздухе не менее 18%.

Респираторы предназначены для защиты человека от пыли и делятся на фильтрмаски, в которых закрывающая лицо человека маска является одновременно фильтром, и патронные, в которых лицевая маска и фильтрующий элемент разделены. Один из наиболее распространенных отечественных респираторов – бесклапанный респиратор ШБ-1 "Лепесток" - предназначен для защиты от воздействия мелкодисперсной и среднедисперсной пыли. Различные модификации "Лепестка" применяются для защиты от пыли, если ее концентрация в рабочей зоне в 5-200 раз превышает величину ПДК.

Промышленные фильтрующие противогазы предназначены для защиты органов дыхания от различных газов и паров. Они состоят из полумаски, к которой подведен шланг с загубником, присоединенный к фильтрующим коробкам, наполненным поглотителями вредных газов или паров. Каждая коробка в зависимости от поглощаемого вещества окрашена в определенный' цвет (табл. 7.3).

Таблица 7.3. Характеристика фильтрующих коробок промышленных противогазов

Марка	Отличительная окраска коробки	Вещество, от которого противогаз защищает
А	Коричневая	Органические пары
В	Желтая	Кислотные газы
Г	Желто-черная	Пары ртути
Е	Черная	Мышьяковистый и фосфористый водород
КД	Серая	Аммиак и сероводород
СО	Белая	Оксид углерода
М	Красная	Все газы, включая оксид углерода

Изолирующие противогазы применяются в тех случаях, когда содержание кислорода в воздухе менее 18%, а содержание вредных веществ более 2%. Различают автономные и шланговые противогазы. Автономный противогаз состоит из ранца, наполненного воздухом или кислородом, шланг от которого соединен с лицевой маской. В шланговых изолирующих противогазах чистый воздух подается по шлангу в лицевую маску от вентилятора, причем длина шланга может достигать нескольких десятков метров.

8. Защита человека от поражения электрическим током

   0. Виды действия электрического тока и электротравмы

Электрическая безопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

При термическомдействии тока возможны ожоги отдельных участков тела, нагрев до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства. Причем согласно закону Джоуля—Ленца количество выделившейся теплоты прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению тела человека и времени воздействия тока на организм.

Электролитическоедействие тока выражается в распаде молекул крови и лимфы на ионы. Изменяется физико-химический состав этих жидкостей, что приводит к нарушению жизненного процесса.

Биологическое действие тока заключается в раздражении и возбуждении тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и связанных с его жизненными функциями. Прямое раздражающее действие тока вызывает непроизвольное сокращение мышечных тканей, через которые он проходит. При рефлекторном действии тока его необычное действие формирует своеобразные нервные импульсы, получая которые центральная нервная система может подать нецелесообразную исполнительную команду органам, в том числе и не лежащим на пути тока.

Различают электротравмы:местные (электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения), вызывающие локальное повреждение организма;общие,когда поражается весь организм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.

Электрический ожог– самая распространенная электротравма. В зависимости от условий возникновения возможны два основных вида ожога: токовый (или контактный), возникающий при прохождении тока непосредственно через тело человека в результате контакта с токоведущими частями; дуговой, обусловленный воздействием на тело электрической дуги.

Электрические знаки представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека, подвергшегося действию тока.

Металлизация кожи возникает в случае проникновения в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.

Электроофтальмией называют воспаление наружных оболочек глаза (роговицы и конъюнктивы) из-за воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые испускаются при наличии электрической дуги. Электроофтальмия развивается через 4...8 часов после облучения и продолжается в течение нескольких дней.

Механические поврежденияэто следствие резких непроизвольных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело. При этом возможны разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани; иногда возникают вывихи суставов и даже переломы костей.

0. Степени поражения при электрическом ударе

Электрический удар, который относят к общим электротравмам, можно условно разделить на четыре степени:

I— судорожное сокращение мышц;

II— судорожное сокращение мышц с потерей сознания;

III— потеря сознания с нарушением функций дыхания и сердечной деятельности (или того и другого вместе);

IV— клиническая смерть.

Длительность клинической смерти определяют временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток головного мозга. Этот отрезок времени составляет 4...6 мин, но иногда может быть и 7...8 мин. Если вовремя не оказать пострадавшему соответствующую помощь, то наступает биологическая смерть — необратимое явление, характеризующееся прекращением биологических процессов в клетках и тканях и распадом белковых структур.

0. Факторы, определяющие поражение человека

Исход поражения электрическим током определяют следующими факторами:электрическим сопротивлением тела человека, силой протекающего через тело тока, временем воздействия тока, путем протекания тока, частотой и родом тока, индивидуальными особенностями организма человека.

Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково. Например, при токе частотой 50 Гц удельное объемное сопротивление, Ом · м, составляет: для сухой кожи – 3000...20 000; кости (без надкостницы) – 10 000...2 000 000; жировой ткани – 30...60; мышечной ткани – 1,5...3; крови – 1...2; спинномозговой жидкости – 0, 5...0, 6.

Таким образом, кожа характеризуется очень большим удельным сопротивлением, которое служит главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом.

Сопротивление тела человека R_чколеблется в пределах от 1000 до 100 000 Ом и равно сумме двух одинаковых активных сопротивлений наружного слоя кожиR_н, в совокупности составляющих наружное сопротивление тела человека и внутреннее сопротивление телаR_В:

R_ч= 2R_н+R_В. (1.1)

Так как внутреннее сопротивление мало, не зависит от площади электродов, частоты тока, приложенного напряжения и примерно равно 500...700 Ом, то, следовательно, полное сопротивление тела человека в основном зависит от сопротивления наружного слоя кожи. Сопротивление кожи, в свою очередь, снижается (иногда значительно) при повреждении ее рогового слоя; увлажнении, в том числе вследствие потовыделения; загрязнении различными веществами, в особенности токопроводящими; увеличении площади, поверхности и плотности контакта, силы проходящего тока и продолжительности его действия; приложенного напряжения. Так, при напряжении 10...38 В начинается пробой верхнего рогового слоя кожи, а при напряжении 127...220 В и выше кожа почти не влияет на сопротивление тела.

Основной поражающий фактор электрического тока — сила тока, проходящего через тело человека. Переменный ток частотой 50 Гц и силой 0,5...1,5 мАвызывает при прохождении через организм ощутимые раздражения в виде слабого «зуда» и легких покалываний. Указанные значения тока – это граница, или порог, с которого начинается область ощутимых токов, поэтому ток, являющийся наименее ощутимым, называютпороговым ощутимым током.

Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называют неотпускающим током, а его наименьшее значение –пороговым неотпускающим током.

Значения пороговых неотпускающих токов у разных людей неодинаковы. Они различны также для мужчин, женщин, детей и в среднем при частоте тока 50 Гц равны соответственно 16, 11 и 8 мА. При их превышении действие тока распространяется на мышцы туловища, затрудняя дыхание и работу сердца, что приводит к потере сознания через некоторое время.

Прохождение тока через организм может вызвать фибрилляцию сердца – хаотические разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых прекращается кровообращение. Наименьшее значение такого тока (100 мА при частоте 50 Гц) называютпороговым фибрилляционным током. Опасность возникновения фибрилляции возрастает при прохождении тока через сердце во время Т-фазы кардиоцикла, когда заканчивается сокращение желудочков и они переходят в расслабленное состояние.

С увеличением длительности протекания тока сопротивление организма заметно снижается, что связано с происходящим под действием тока усилением кровоснабжения участков кожи под электродами, потоотделением и т. п.

Опасность поражения электрическим током сильно увеличивается при прохождении его через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг. Однако рефлекторное воздействие тока па них происходит и при иных путях его прохождения, хотя опасность поражения при этом резко снижается. К наиболее опасным таким путям относят петли «голова—руки» и «голова—ноги», к наименее — петля «нога—нога».

С увеличением частоты переменного тока от 0 до 50 Гц опасность поражения возрастает, тогда как с дальнейшим ростом частоты тока опасность поражения снижается и полностью исчезает при частоте 450...500 кГц, хотя такие токи вызывают ожоги при возникновении электрической дуги и прохождении непосредственно через человека. Постоянный ток безопаснее переменного частотой 50 Гц примерно на одну ступень шкалы номинальных напряжений, т.е. постоянный ток напряжением 380 В действует на человека приблизительно так же, как переменный напряжением 220 В, а действие постоянного тока напряжением 220 В приблизительно равно действию переменного тока напряжением 127 В и т. д. Такое соотношение сохраняется до напряжения 500 В, при более высоких напряжениях постоянный ток становится опаснее переменного с частотой 50 Гц.

0. Основные способы и средства электрозащиты

Большое значение для исхода поражения имеет психическое состояние человека. Электрические удары легче переносятся здоровыми и физически крепкими людьми. Опасность поражения увеличивается при наличии заболеваний сердца, органов дыхания и нервной системы, а также в состоянии алкогольного или наркотического опьянения.

Основные способы и средства электрозащиты:

• изоляция токопроводящих частей и ее непрерывный кон­троль;

• установка оградительных устройств;

• предупредительная сигнализация и блокировки;

• использование знаков безопасности и предупреждающих плакатов;

• использование малых напряжений;

• электрическое разделение сетей;

• защитное заземление;

• выравнивание потенциалов;

• зануление;

• защитное отключение;

• средства индивидуальной электрозащиты.

Изоляция токопроводящих частей — одна из основных мер электробезопасности. Согласно ПУЭ сопротивление изоляции токопроводящих частей электрических установок относительно земли должно быть не менее 0,5—10 МОм. Различают рабочую, двойную и усиленную рабочую изоляцию.

Рабочей называется изоляция, обеспечивающая нор­мальную работу электрической установки и защиту персонала от поражения электрическим током. Двойная изоляция, со­стоящая из рабочей и дополнительной, используется в тех слу­чаях, когда требуется обеспечить повышенную электробезопас­ность оборудования (например, ручного электроинструмента, бытовых электрических приборов и т.д.). Сопротивление двой­ной изоляции должно быть не менее 5 МОм, что в 10 раз пре­вышает сопротивление обычной рабочей. В ряде случаев рабо­чую изоляцию выполняют настолько надежно, что ее электросо­противление составляет не менее 5 МОм и потому она обеспечивает такую же защиту от поражения током, как и двой­ная. Такую изоляцию называют усиленной рабочей изоляцией.

Существуют основные и дополнительные изолирующие средства. Основными называют такие электрозащитные средст­ва, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряже­ние. Дополнительные электрозащитные средства усиливают изо­ляцию человека от токопроводящих частей и земли. В табл. 8.1 приведены основные сведения об изолирующих электрозащит­ных средствах.

Неизолированные токопроводящие части электроустановок, работающих под любым напряжением, должны быть надежно ограждены или расположены на недоступной высоте, чтобы ис­ключить случайное прикосновение к ним человека. Конструк­тивно ограждения изготавливают из сплошных металлических листов или металлических сеток.

Для предупреждения об опасности поражения электрическим током используют различные звуковые, световые и цветовые сиг­нализаторы, устанавливаемые в зонах видимости и слышимости персонала. Кроме того, в конструкциях электроустановок преду­смотрены блокировки — автоматические устройства, с помощью которых преграждается путь в опасную зону или предотвращаются неправильные, опасные для человека действия.

Блокировки могут быть механические (стопоры, защелки, фигурные вырезы), элек­трические или электромагнитные. Для информации персонала об опасности служат предупредительные плакаты, которые в соответ­ствии с назначением делятся на предостерегающие, запрещающие, разрешающие и напоминающие. Части оборудования, представ­ляющие опасность для людей, окрашивают в сигнальные цвета и на них наносят знак безопасности. Красным цветом окрашива­ют кнопки и рычаги аварийного отключения электроустановок.

Для уменьшения опасности поражения током людей, рабо­тающих с переносным электроинструментом и осветительными лампами, используют малое напряжение, не превышающее 42 В. В ряде случаев, например, при работе в металлическом резер­вуаре, для питания ручных переносных ламп используют напря­жение 12 В.

Для повышения безопасности проводят электрическое раз­деление сетей на отдельные короткие электрически не связан­ные между собой участки с помощью разделяющих трансфор­маторов. Такие разделенные сети обладают малой емкостью и высоким сопротивлением изоляции. Раздельное питание ис­пользуют при работе с переносными электрическими приборами, на строительных площадках, при ремонтах на электро­станциях и др.

Таблица 8.1. Классификация изолирующих электрозащитных средств

Вид	Наименование применяемых средств при напряжении электроустановки, В
	до 1000	свыше 1000
Основные	Изолирующие,штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, диэлектрические пер­чатки, инструмент с изолиро­ванными рукоятками, указате­ли напряжения	Оперативные и измеритель­ные штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, указатели напряжения, изоли­рующие устройства и приспо­собления для ремонтных работ
Дополнительные	Диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики, изолирующие подставки	Диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические рези­новые коврики, изолирующие подставки

При замыканиях тока на конструктивные части электрообо­рудования (замыкание на корпус) на них появляются напряже­ния, достаточные для поражения людей или возникновения по­жара. Осуществить защиту от поражения электрическим током и возгорания в этом случае можно тремя путями: защитным за­землением, занулением и защитным отключением.

Защитное заземление – это преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих час­тей электрооборудования, которые в обычном состоянии не на­ходятся под напряжением, но могут оказаться под ним при слу­чайном соединении их с токоведущими частями.

Занулением называют способ защиты от поражения током ав­томатическим отключением поврежденного участка сети и одно­временно снижением напряжения на корпусах оборудования на время, пока не сработает отключающий аппарат (плавкие предо­хранители, автоматы и др.).

Зануление – это преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетокопроводяших частей, которые могут оказаться под напря­жением (рисунок 1.1).

Рис. 8.1. Схема работы зануления:

1 — нулевой защитный проводник; 2 — срабатываемый элемент защиты; 3 г— повторное заземление нулевого провода

Проводник (1), который соединяет зануляемые части элек­троустановки с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки трансформатора, называют нулевым защитным. Назначение этого проводника заключается в создании для тока короткого замыкания электрической цепи с малым электросопротивлением (цепь обозначена на рисунке цифрами I — II — III — IV — V), чтобы данный ток был достаточен для быстрого отключения по­вреждения от сети. Это достигается срабатыванием элемента за­щиты сети от тока короткого замыкания (на рисунке этот эле­мент обозначен цифрой 2).

Цепь зануления I — II — III — IV — V имеет очень малое электрическое сопротивление (доли Ом). Ток короткого замы­кания, возникающий при замыкании на корпус и проходящий по цепи зануления, достигает большого значения (нескольких сотен ампер), что обеспечивает быстрое и надежное срабатыва­ние элементов защиты.

Для устранения опасности обрыва нулевого провода устраи­вают его повторное многократное рабочее заземление через ка­ждые 250 м.

Основное требование безопасности к занулению: оно должно обеспечивать надежное и быстрое срабатывание защиты. Время срабатывания элементов защиты зависит от силы то­ка. Так, для плавких предохранителей и тепловых автоматов при k= 10 время срабатывания предохранителя составляет 0,1 с, а при k = 3 – 0,2 с. Электромагнитный автоматический выключа­тель обесточивает сеть за 0,01 с. Согласно требованиям ПУЭ в помещениях с нормальными условиями k должен находиться в пределах 1,2…3, а во взрывоопасных помещениях – k = 1,4…6.

0. Оценка степени поражения

Оценка степени поражения при действии электрического тока заключается в сравнении расчетного значения I _p с характерными значениями I _x (1, 10, 100 мА).

При работе в электрической сети с заземленной нейтралью в случае однофазного прикосновения человека величина тока

I _p = U _Ф / (R_ч + Rпп + R _ЭЗС), (8.2)

где U _Ф = 220 Вольт, R_ч = 1000 Ом; сопротивление подстилающей поверхности Rпп = 10…1000 Ом; сопротивление электрозащитных средств R _ЭЗС = (0,3…10) 10 ⁶ Ом.

При работе в ЭЗС опасность поражения ничтожно мала: I _p = 0,2 ..22 мкА. При работе без защиты I _p ≈ 220 мА, что выше фибрилляционного значения тока. Для устранения возможности поражения обязательным условием работы с электроприемниками является применение защитного зануления.

0. Классификация помещений по электробезопасности

Электроустановки классифицируютпо напряжению: с номинальным напряжением до 1000 В и свыше 1000 В.

Безопасность обслуживания электрооборудования зависит от факторов окружающей его среды. С учетом этих факторов, а также их наличия или отсутствия все помещения по опасности поражения электрическим током делятна три класса:

первый — помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют признаки помещений двух других классов;

второй — помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся хотя бы одним из перечисленных признаков: относительной влажностью воздуха, длительно превышающей 75%; наличием токопроводящей пыли и токопроводящих полов (земляных, металлических, сырых деревянных и т. п.); высокой температурой воздуха, длительно превышающей 30 °С, или периодически (более одних суток) 35 °С, или более 40 °С кратковременно; возможностью одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования с одной стороны и к соединенным с землей металлоконструкциям с другой;

третий — помещения особо опасные, характеризующиеся следующими признаками: относительной влажностью воздуха, близкой к 100% (визуально определяют наличием конденсата на внутренней поверхности строительных конструкций зданий и помещений); химически агрессивной средой; наличием одновременно двух или более признаков помещений с повышенной опасностью.

К первому классу относят сухие отапливаемые помещения, в которых электроприборы установлены достаточно далеко от металлических частей систем отопления, канализации и водопровода (рабочие кабинеты, комнаты отдыха, цыплятники, инкубатории и т. п.); ко второму — помещения с регулируемым микроклиматом, склады с земляными полами и т.п.; к третьему — цехи, теплицы, склады, моечные, помещения без устройств регулирования микроклимата.

0. Пример выполнения задания по обеспечению электробезопасности на рабочем месте.

Разработать комплекс технических мероприятий по обеспечению электробезопасности спроектированных или используемых устройств, относящихся к электроприемникам до 1000 Вольт.

Исходные данные. В помещении (на рабочем месте), рис. 1.2, установлено для применения (эксплуатации) устройство (электроприемник до 1000 Вольт), подключенное в однофазную (220 Вольт) трехпроводную сеть по схеме: «электрощит распределительный (ЭЩР) с глухозаземленной нейтралью – фаза, рабочий нулевой провод (РНП) и защитный нулевой провод (ЗНП)) проводки и розетки – фаза, рабочий нулевой провод (РНП) и защитный нулевой провод (ЗНП) вилки питания устройства – провод соединения ЗНП с корпусом (токопроводящими, но не токонесущими частями) устройства».

В ЭЩР установлен автомат токовой защиты. Исполнитель (человек) по роду деятельности может касаться корпуса устройства. Помещение должно быть отнесено к классу помещений без повышенной опасности.

Рис. 8.2. Схема защитного зануления устройства в однофазной трехпроводной сети

1-Электрощит; 2-Разъем «розетка-вилка»; 3-Трехпроводная цепь; 4-Проектируемое устройство; SU1-Автомат токовой защиты;SA1-Предохранитель; БП - Блок питания устройства; ФП - Фазовый провод; РНП – Рабочий нулевой провод; ЗНП – Защитный нулевой провод.

Разработать требования и предложения по применению стандартных средств защиты (коллективных и (или) индивидуальных), а также инструкцию по мерам и правилам безопасности на данном рабочем месте.

Выполнение задания производится в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) (седьмое издание, 2002) в следующей последовательности:

1. Разработка и описание схемы защитного зануления;

2. Обоснование класса безопасности и перечня основных и дополнительных электрозащитных средств, прилагаемым к рабочим местам помещения;

3. Разработка порядка учета, осмотров и оформления результатов проверок устройства.

4. Разработка инструкции по мерам и правилам безопасности.

1. При разработке схемы защитного зануления были выполнены следующие требования безопасности, см. рисунок 1.2: 1) Автомат токовой защиты SU1 настроен на срабатывание тока короткого замыкания I _КЗ = 6 ± 1 А; 2) Разъем Х1 типа «евророзетка» конструктивно выполнен с возможностью опережающего включения боковых электродов шины ЗНП; 3) Срабатывание предохранителя SA1 устройства выбрано на уровне тока I _SA1 = (1..2) ± 0,1 А; 4) Соединение ЗНП с корпусом устройства производится через малое активное сопротивление R ≤ 0,01..0,1 Ом.

2. На рабочем месте (рабочих местах) помещения как помещения без повышенной опасности были выполнены следующие требования безопасности: относительная влажность воздуха длительно меньше 75%; отсутствуют токопроводящая пыль и токопроводящие полы (нет земляных, металлических, сырых деревянных и т. п. полов); температура воздуха длительно меньше 30 °С; отсутствует возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования с одной стороны и к соединенным с землей металлоконструкциям с другой. Кроме того, помещение укомплектовано основными и дополнительными электрозащитными средствами, прилагаемыми к рабочим местам согласно следующему перечню: изолирующие штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, диэлектрические пер­чатки, инструмент с изолиро­ванными рукоятками, указате­ли напряжения (основные ЭЗС) и диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики, изолирующие подставки, знаки и плакаты безопасности (дополнительные ЭЗС).

3. Учет электроприемников проводится при получении в Книге учета и периодических осмотров. Осмотр и проверка проводится ежеквартально с помощью электрозащитных средств при отключенном устройстве в следующей последовательности: 1) Проверка фазного напряжения U _ф = 220 Вольт в ЭЩР и розетке Х1 с помощью индикатора напряжения ИН1 или комбинированного тестера Ц 4315; 2) Проверка сопротивления изоляции цепей : «фазный провод (РНП) – корпус» по критерию R _из ≥ 0,5 мОм; 3) Измерение активного сопротивления участка цепи «боковой электрод вилки Х1 – корпус устройства»: R _ЗЗ ≤ 0,1 Ом; 4) Оформление результатов проверок устройства в Книге учета и периодических осмотров.

4. Инструкция по мерам и правилам безопасности включает схему защитного заземления, см. рисунок, порядок допуска к работам и правила безопасной работы. Кроме того, в инструкцию входят полученные в п. 1 – 3 данного задания результаты. Инструкция вывешивается на доске документации помещения.