Bezpieczeństwo pracy
i ergonomia
Wykład IX
Diagnoza w ergonomii
Przedmiot diagnozy
ergonomicznej
Przedmiotem diagnozy mogą zatem być:
cechy człowieka i biologiczne skutki pracy,
maszyny i urzÄ…dzenia,
materialne środowisko pracy,
stanowiska pracy.
Oświetlenie
Czym jest światło?
światło jest falą elektromagnetyczną o długościach fali z zakresu
od 0,39 µm do 0,74 µm.
bez względu na swoją długość fali (tak jak ogólnie wszystkie fale
elektromagnetyczne) rozchodzi się w próżni z tą samą
prędkością wynoszącą c = 299 792 458 m/s.
jest odbierane przez ludzki narzÄ…d wzroku - oko.
niesie ze sobÄ… energiÄ™ oraz informacjÄ™.
może być w przybliżeniu opisywane prawami optyki
geometrycznej.
Widmo fal
elektromagnetycznych
Fale radiowe   widzÄ… je anteny radiowe, telewizyjne, radioteleskopy.
Mikrofale  są odbierane przez anteny telefonów komórkowych, satelitarne, radarowe.
Podczerwień jest ściśle związana z promieniowaniem cieplnym, ponieważ wszystkie nagrzane ciała
(do typowych w naszym otoczeniu temperatur) wytwarzajÄ… sporo podczerwieni.
Światło
Ultrafiolet  opala (choć może wywołać raka skóry), dezynfekuje zabijając bakterie, ale przed jego
nadmiarem warto chronić oczy i skórę (np. stosując filtry UV).
Promieniowanie rentgenowskie  wytwarza siÄ™ nie tylko w lampach rentgenowskich. Promieniowanie
rentgenowskie stosowane w nadmiarze na tkanki powoduje różne choroby (głównie nowotworowe).
Promieniowania gamma  wydobywa się z pierwiastków promieniotwórczych, nieosłoniętych części
reaktorów jądrowych, dużo jest go w kosmosie. Dość dobrze przenika przez twardą (nieprzenikliwą dla
zwykłego światła) materię. W nadmiarze promieniowanie to może wywoływać chorobę popromienną,
lub być zabójcze dla tkanek.
Widmo fal
elektromagnetycznych
Promieniowanie Promieniowanie Ultrafiolet Promieniowanie Podczerwień Fale radiowe
gamma Rentgena widzialne
Budowa oka ludzkiego
1) twardówka
2) ciało rzęskowe
3) tęczówka
4) ciecz wodnista
5) oÅ› optyczna
6) oÅ› widzenia
7) rogówka
8) soczewka
9) naczyniówka
10) nerw wzrokowy
11) plamka ślepa
12) dołek środkowy
(plamka żółta)
13) siatkówka
14) ciało szkliste
Oświetlenie
Oświetlenie oznacza padanie światła na dany obiekt.
Jakość i ilość światła wpływa na szybkość i sprawność widzenia, warunki
widzenia form, faktury i barwy przedmiotów, na higienę i bezpieczeństwo pracy.
Oświetlenie dzieli się na:
naturalne, pochodzÄ…ce od naturalnego z
ródła światła (Słońca, Księżyca, Gwiazd) oraz
sztuczne, zwiÄ…zane ze sztucznymi z
ródłami światła.
Zadaniem techniki oświetleniowej jest dostosowanie natężenia, kierunku i
rozkładu oświetlenia do wymogów fizjologii wzroku.
Sztuczne oświetlenie może mieć znaczenie:
fizjologiczne (warunki do wykonania zadań wzrokowych),
estetyczne (pomoc w kreowaniu właściwego otoczenia świetlnego) i
ekonomiczne (niskie koszty eksploatacji).
Rodzaje oświetlenia
Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje
oświetlenia:
oświetlenie ogólne,
oświetlenie miejscowe,
oświetlenie złożone
Negatywne skutki niewystarczajÄ…cego
oświetlenia w polu pracy
Przy wymaganej dokładności wykonywanego zadania
niewystarczające oświetlenie w polu pracy powoduje następujące
negatywne skutki:
spadek zdolności akomodacji,
opóz
nioną adaptację (dostosowanie się do światła i ciemności),
obniżoną zdolność rozdzielczą oka (ostrość widzenia),
zmniejszoną zdolność rozróżniania figury (pierwszy plan) i tła
(drugi plan),
mniejszą zdolność rozróżniania kolorów
Ocena oświetlenia we wnętrzach i
na stanowiskach pracy
Ocena oświetlenia we wnętrzach i na stanowiskach pracy polega
na wykonaniu pomiarów parametrów natężenia oświetlenia
ogólnego i miejscowego oraz porównaniu wyników z
normatywami higienicznymi.
W normatywach uwzględnia się rodzaj pomieszczenia,
urządzenia lub czynności oraz warunki, w których należy
stosować oświetlenie złożone, a także podany jest sposób
określania najmniejszego dopuszczalnego oświetlenia, w
zależności od:
wielkości pozornej szczegółu pracy wzrokowej,
współczynnika odbicia powierzchni przedmiotu pracy wzrokowej,
kontrastu między szczegółem pracy a tłem.
Parametry oświetlenia
Natężenie oświetlenia [lx]  stosunek strumienia świetlnego do
powierzchni, którą ten strumień oświetla.
Luminancja [nt] (jaskrawość)  bezwzględna ilość światła
odbijana przez powierzchniÄ™.
Strumień świetlny [Im]  całkowita ilość światła emitowanego
z danego z
ródła. Natomiast ilość światła wysyłana przez oprawę
określa strumień świetlny oprawy. Dodatkowo dla opraw
oświetleniowych podawany jest strumień świetlny półprzestrzeni
dolnej i półprzestrzeni górnej. Określają one ilość światła
wysyłaną z oprawy odpowiednio w dół i w górę.
Parametry oświetlenia
Światłość [cd]  wielkość określająca ilość światła
wychodzÄ…cego ze z
ródła światła lub oprawy w ściśle określonym
kierunku. Liczona jest ona jako iloraz strumienia świetlnego,
wysyłanego przez z
ródło w elementarnym kącie bryłowym
zawierającym dany kierunek, do wartości tego elementu kąta.
Równomierność  iloraz minimalnego natężenia oświetlenia do
średniego natężenia oświetlenia na tej płaszczyz
nie. Dla ciągłych
czynności przyjmuje się, że równomierność oświetlenia powinna
wynosić co najmniej 0,65 na umownej płaszczyz
nie poziomej.
Olśnienie są to warunki widzenia, w których występuje
zmniejszenie zdolności rozpoznawania przedmiotów,
spowodowane nadmiernÄ… luminancja albo nadmiernym jej
kontrastem przestrzennym lub czasowym.
Parametry oświetlenia
Olśnienie przykre jest to olśnienie wywołujące uczucie
przykrości, bez zmniejszenia zdolności widzenia.
Olśnienie oślepiające jest to olśnienie tak silne, że przez
pewien czas żaden przedmiot nie może być postrzeżony.
Kandela [cd] jest to jednostka światłości, którą emituje w
kierunku prostopadłym pole powierzchni ciała doskonale
czarnego, równe 1,666 mm2 (w praktyce stosuje się tlenek toru),
w temperaturze krzepnięcia platyny (2046 K), pod ciśnieniem
101 kPa (fizyczny wzorzec jednostki światłości równej 1 kandeli).
Parametry oświetlenia
Nit [nt] jest to jednostka luminancji, czyli
luminancja powierzchni płaskiej, której 1 m2
świeci w kierunku normalnym światłością
1 cd.
Luks [lx] jest to jednostka natężenia
oświetlenia, czyli natężenie oświetlenia na
powierzchni 1 m2, na którą pada
równomiernie strumień świetlny
1 Im (1 lx = Im/m2).
Pomiar natężenia oświetlenia
Mierząc natężenia oświetlenia E w różnych punktach
powierzchni, przez naniesienie wartości liczbowych w
odpowiednich punktach planu tej powierzchni, możemy
wyznaczyć rozkład tego natężenia.
A
ącząc punkty jednakowego natężenia oświetlenia liniami
ciągłymi, otrzymujemy krzywe jednakowego natężenia
oświetlenia  krzywe izoluksów.
Z rozkładu natężenia oświetlenia można wyznaczyć jego
najmniejszą Emin i największą Emax wartość, występujące na
danym obszarze powierzchni.
Pomiar natężenia oświetlenia
Wyznaczenie wartości Emax i Emin pozwala na obliczenie
równomiernoÅ›ci oÅ›wietlenia ´ danego obszaru z zależnoÅ›ci:
Emin
´ =
(9.1)
Emax
Średnie natężenie oświetlenia danego obszaru można
wyznaczyć z zależności:
Eśr =
(9.2)
"E
k
gdzie:
Ek - wartość natężenia oświetlenia zmierzonego w środku
każdego z prostokątów lub kwadratów, na które podzielony
został przy pomiarach cały rozpatrywany obszar,
n - liczba prostokątów.
Pomiar natężenia oświetlenia
Pomiary natężenia oświetlenia pozwalają na wyznaczenie
cienistości oświetlenia c w poszczególnych miejscach pola pracy.
Cienistość ogólną oświetlenia można określić stosunkiem
składowej bezpośredniej do całkowitego natężenia oświetlenia.
Całkowite natężenie Ec w danym punkcie oświetlonego obszaru
jest sumą natężeń składowych pochodzących:
bezpośrednio od poszczególnych z
ródeł światła oświetlających
dany punkt Ebk
od strumienia świetlnego odbitego od ścian, sufitu, podłogi i
przedmiotów Er.
Pomiar natężenia oświetlenia
Ogólnie można napisać, że
(9.3)
Ec =
"E + Er[lx]
bk
W celu wyznaczenia cienistości oświetlenia w danym punkcie należy
zmierzyć całkowite natężenie oświetlenia Ec, a następnie, zasłaniając
z
ródło światła dla wyeliminowania składowej natężenia oświetlenia
pochodzÄ…cej od tego z
ródła, zmierzyć natężenie oświetlenia
pochodzÄ…ce od strumienia rozproszonego Er
Er
c = Ec -
(9.4)
Ec
Pomiar natężenia oświetlenia
Jeżeli dany punkt oświetla ma nie jedno, lecz kilka (n) z
ródeł światła, to
należy dokonać n pomiarów, zasłaniając kolejno każde ze z
ródeł
światła. Otrzymane z tych pomiarów wartości natężenia oświetlenia
E1, E2 ,..., En, odjęte od wartości Ec, dają składowe bezpośredniego
natężenia oświetlenia od poszczególnych z
ródeł światła, np.
Ebk = Ec - Ek[lx]
Eb1 = Ec - E1[lx]
(9.5)
Eb2 = Ec - E2[lx]
............................
Ebn = Ec - En[lx]
gdzie : k- zmienia się od 1 do n  kolejne zasłonięte z
ródła,
n  liczba z
ródeł światła.
Pomiar natężenia oświetlenia
Zatem cienistość oświetlenia przy wielu
z
ródłach światła wyrazi się zależnością
n n
- Ek )
"(Ec "Ebk
Eb1 + Eb2 + Ebn
k =1 k =1
C = = = (9.6)
Ec Ec Ec
stÄ…d
E1 + E2 +...En
(9.7)
C = n -
Ec
Pomiar natężenia oświetlenia
Dla oceny intensywności cieni tworzących się przy wykonywaniu danej
pracy większe znaczenie ma wskaz
nik zaciemnienia miejscowego,
występującego przy danej przeszkodzie, np. część urządzenia
produkcyjnego, głowa, tułów, ręka pracownika.
Przeszkoda zasłania część promieniowania bezpośredniego,
zmniejszając natężenie oświetlenia na polu pracy wzrokowej o Ebp.
Wskaz
nik zaciemnienia miejscowego będzie miał wtedy wartość
obliczoną wg zależności:
Ebp Ec - Ep
Cp = = (9.8)
Ec Ec
gdzie: Ep - wartość natężenia oświetlenia w danym punkcie pola pracy
wzrokowej, przy występującej przeszkodzie, zatrzymującej część
promieniowania, padajÄ…cego na to pole.
Współczynnik oświetlenia
dziennego
Dla każdego punktu pomiarowego należy wykonać dwa odczyty
wskazań luksomierza:
natężenia oświetlenia zewnętrznego Ez ,
natężenia oświetlenia wewnętrznego Ew.
Odczyty powinny być wykonane jednocześnie lub bezpośrednio
jeden po drugim.
Na podstawie każdej pary odczytów należy dla każdego punktu
pomiarowego obliczyć współczynnik oświetlenia dziennego ze
wzoru:
Ew
(9.9)
e =
E
z
Luminacja
JednostkÄ… luminancji jest nit [nt] (1 nit = 1
cd/m2).
LuminancjÄ™ powierzchni badanej oblicza siÄ™
w cd/m2 ze wzoru:
E
(9.10)
L =
Ä„
gdzie: E  zmierzona wartość natężenia
oświetlenia [lx]
Charakterystyka z
ródeł światła
Charakterystyka z
ródeł światła
Skuteczność Å›wietlna ( · ) - miara efektywnoÅ›ci
z
ródła światła.
Jest to stosunek wysyłanego strumienia świetlnego do
pobieranej mocy [Im/W].
Wartość tego parametru decyduje o zużyciu energii
elektrycznej, a w sposób pośredni wpływa na koszt całej
instalacji oświetleniowej.
Wskaz
nik oddawania barw (Ra)- zdolność
oddawania kolorów określonej lampy wskazuje, jak
naturalnie wygląda otoczenie w świetle tej lampy.
Charakterystyka z
ródeł światła
Barwa światła  jest to pojęcie subiektywne, które określa
indywidualne wrażenie barwy światła.
Pojęciem obiektywnym określającym to samo zjawisko jest temperatura
barwy światła.
Temperatura barwy lampy to temperatura tak zwanego ciała doskonale
czarnego, przy której ciało to ma identyczną barwę jak testowana
lampa.
Barwy światła można podzielić na grupy:
ekstra ciepłobiałą  2700 K,
ciepłą  powyżej 3000 K,
neutralna od 3300 do 5000 K,
zimna  powyżej 5 000 K.
Charakterystyka z
ródeł światła
Trwałość określona jest czasem świecenia z
ródła do czasu jego
wygaśnięcia lub gdy przestało ono spełniać wymagania
dotyczące wartości wysyłanego strumienia świetlnego.
Współczynnik tÄ™tnienia (É) strumienia Å›wietlnego wynika z
tętnienia prądu przemiennego, zasilającego z
ródła światła.
Współczynnik ten określany jest jako stosunek różnicy chwilowej
wartości największej i najmniejszej strumienia świetlnego,
wypromieniowanego w jednym okresie, do wartości największej.
Jego wartość zależy od rodzaju światła i zawsze jest
mniejsza od 1.
Tętnienie można ograniczać przez stosowanie określonego
rodzaju z
ródła światła oraz układu zasilania.
Metoda oceny oświetlenia wnętrz
światłem elektrycznym
Metoda oceny oświetlenia
wnętrz światłem elektrycznym
Zgodnie z normÄ… PN-E-02033:1984, badania
oświetlenia wnętrz należy przeprowadzić przy
odbiorze nowych lub zmodernizowanych
urządzeń oświetleniowych oraz okresowo co
5 lat, a także w przypadkach budzących
uzasadnione wątpliwości, co do spełnienia
wymagań normy.
Zaleca się jednak przeprowadzenie badań
okresowych co 2 lata.
Metoda oceny oświetlenia
wnętrz światłem elektrycznym
Program badań zgodnie z PN-E-02033:1984 obejmuje sprawdzenie:
natężenia oświetlenia i rodzaju oświetlenia,
równomierności oświetlenia,
rozkładu luminancji w strefie przedmiotu prac wzroku (próba zalecona),
współczynników odbicia światła od sufitu i podłogi,
względnego natężenia oświetlenia ścian i sufitu (próba zalecona),
luminancji i kąta ochrony opraw oświetleniowych,
ograniczenia olśnienia,
barwy światła (próba zalecona),
oddawania barw (próba zalecona),
tętnienia i zmian aperiodycznych światła,
oświetlenia bezpieczeństwa,
oświetlenia ewakuacyjnego,
stałego uzupełniającego oświetlenia elektrycznego.
Ocena z
ródeł światła
Podział elektrycznych z
ródeł
światła
Elektryczne z
ródła światła
Żarówki Wyładowcze
próżniowe wysokoprężne niskoprężne
Rtęciowe z luminoforem
gazowe sodowe
(świetlówki)
Rtęciowe bez luminoforu
halogenowe ksenonowe
(bakteriobujcze)
Rtęciowe z luminoforem sodowe
Rtęciowe z halogenkami indukcyjne
Rtęciowo-żarowe
Rodzaje z
ródeł światła
Żarowe: żarówki tradycyjne, liniowe,
zwierciadlane i halogenowe
Rys. 9.1. Przykłady żarówek tradycyjnych i halogenowych
Rodzaje z
ródeł światła
lampy fluorescencyjne: świetlówki rurowe i
kompaktowe
9.2. Przykłady lamp fluorescencyjnych
Rodzaje z
ródeł światła
lampy rtęciowe wysokoprężne,
9.3. Lampa rtęciowa wysokoprężna oraz jej rozkład widmowy promieniowania
Rodzaje z
ródeł światła
lampy metalohalogenkowe
Rys. 9.4. Typowe lampy metalohalogenkowe średnich mocy
Rys. 9.5. Rozkład widmowy promieniowania lampy
produkowane są w przezroczystych bańkach cylindrycznych
metalohalogenkowej
lub elipsoidalnych bańkach rozpraszających
Rodzaje z
ródeł światła
lampy sodowe wysokoprężne
lampy sodowe niskoprężne
9.6. Przykład lampy sodowej wysokoprężnej
Rodzaje z
ródeł światła
lampy indukcyjne
9.6. Przykład lampy indukcyjnej wraz z generatorem częstotliwości
Kształtowanie warunków
świetlnych
Kształtowanie warunków świetlnych na stanowisku
roboczym należy rozpatrywać w dwóch aspektach:
kształtowania oświetlenia ogólnego,
kształtowania oświetlenia miejscowego.
Szczegółowe zasady, którymi należy się kierować
przy projektowaniu warunków świetlnych i
barwnych, podano w dwóch normach:
PN-71/B-02380. Oświetlenie wnętrz światłem dziennym.
Warunki ogólne.
PN-E-02033:1984 Oświetlenie wnętrz światłem
elektrycznym.
Działanie psychologiczne barw
Barwa Wpływ na odczuwanie Działania psychologiczne
przestrzeni temperatury wilgotności hałasu i fizjologiczne
Czerwona przybliżający ciepło sucho głośno silnie pobudza umysłowo, przyspiesza
oddychanie, tętno i reakcje mięśni, kojarzy się z
zagrożeniem, wywołuje nerwowość
Pomarańczowa bardzo zbliżający ciepło sucho głośno nastraja pogodnie, zachęca do działania,
pobudza do wytrzymałości, poprawia
samopoczucie, ożywia, nastraja pogodnie,
wzbudza aktyw-ność, inwencję, wzmaga siłę woli
Żółta pod-wyższający ciepło sucho przeciwdziała ociężałości fizycznej, sprzyja
pracy umysłowej
Zielona oddalający chłodno wilgotno cicho działa łagodząco i uspokajająco, wzmaga
cierpliwość, wpływa na wzrok kojąco,
podtrzymuje aktywność, sprzyja pracy
koncepcyjnej
Niebieska oddalający zimno wilgotno cicho uspokaja, obniża tętno, sprzyja koncentracji
umysłowej, zmniejsza napięcie nerwowe
Fioletowa bardzo zbliżający zimno agresywna, niepokojąca, zniechęcająca
Brązowa bardzo zbliżający neutralny pobudzająca
Klasyfikacja kontrastów barwnych
według malejącej czytelności sygnału
Kolejność Znak Tło
1 czarny żółte
2 zielony białe
3 czerwony białe
4 niebieski Białe
5 biały niebieskie
6 czarny białe
7 żółty czarne
6 biały czerwone
9 biały zielone
10 biały czarne
11 czerwony żółte
12 zielony czerwone
13 czerwony zielone