Ergonomia- urządzenia
pomiarowe
• Według Polskiego Towarzystwa
Ergonomicznego (1983):
• Ergonomia to nauka stosowana
zmierzająca do optymalnego dostosowania
narzędzi, maszyn, urządzeń, technologii,
organizacji i materialnego środowiska
pracy oraz przedmiotów powszechnego
użytku do wymagań i potrzeb
fizjologicznych psychicznych i społecznych
człowieka.
Plan prezentacji:
Wstęp
Powietrze wentylacyjne
Mikroklimat
Oświetlenie pomieszczeń i stanowiska pracy
Hałas na stanowisku pracy
Pomiar drgań
Promieniowanie elektromagnetyczne
Relacje w układzie człowiek-obiekt
techniczny
Na rysunku przedstawiono w sposób schematyczny relacje
zachodzące między człowiekiem a obiektem technicznym w
czasie pracy układu. Informacje o wykonywanych przez
obiekt techniczny czynnościach są odbierane przez zmysły
operatora. Informacje mogą charakteryzować się różnym
stopniem złożoności, różnorodności, pojemności i
wiarygodności. W zależności od możliwości percepcyjnych
pewna ich część zostaje przez człowieka zrozumiana i
wykorzystana do podjęcia decyzji o dalszym jego
postępowaniu. Efektem tego może być podjęcie
optymalnych działań ingerujących w funkcjonowanie obiektu
technicznego lub ich zaniechanie.
Środowisko pracy
Wpływ środowiska pracy na człowieka
•Oddziaływanie na poszczególne narządy i układy, np. na
analizator wzroku, słuchu czy dotyku, na układ mięśniowy czy układ
krążenia.
•Oddziaływanie ogólne na ustrój, np. hałas oddziałuje nie tylko
na organ słuchu, ale również na ośrodkowy układ nerwowy, ma
układ wegetatywny (autonomiczny) itp.
Wpływ warunków materialnego środowiska odbija się zarówno na
wydajności i jakości pracy, jak i na stanie zdrowia pracowników, przy
czym niejednokrotnie oddziaływanie ogólne jest istotniejsze od
oddziaływania na poszczególne narządy oraz układy.
Grupy czynników środowiska pracy
czynniki fizyczne
Do czynników fizycznych zaliczamy oświetlenie, hałas, mikroklimat
(tj. temperaturę otoczenia, ruch i wilgotność powietrza,
promieniowanie cieplne podczerwone - płaszczyzn i przedmiotów),
drgania i wstrząsy, promieniowanie jonizujące i elekromagnetyczne
(fale radiowe i radarowe) oraz pyły. Wszystkie te czynniki z
wyjątkiem pyłów, których wpływem na organizm zajmuje się głównie
higiena pracy, są przedmiotem bezpośredniego zainteresowania
ergonomii.
czynniki chemiczne
Czynniki chemiczne obejmują gazy, rozpuszczalniki przemysłowe,
materiały pędne, smary, polimery syntetyczne itp. Substancje
mogące spowodować zatrucia i inne zachorowania. Ich negatywne
oddziaływanie na organizm to domena patologii przemysłowej.
czynniki biologiczne
Czynniki biologiczne wykraczają poza zakres analizy ergonomicznej.
• Tremometr - urządzenie pomiaru precyzji ruchów docelowych
oraz ruchów dowolnych ręki a także koordynacji wzrokowo-
ruchowej. Odzwierciedla
sprawność
układu nerwowego poprzez
ukazanie stopnia drżenia ręki.
•
Aparat "Piórkowskiego" - urządzenie pozwala zmierzyć czas reakcji na
prosty bodziec wyświetlany na klawiaturze, co umożliwia ocenę
koncentracji uwagi ewentualnego pracownika, jego spostrzegawczości
oraz koordynacji wzrokowo-ruchowej.
•
Aparat krzyżowy "Dufouera" - bada koordynację wzrokowo-ruchową
obu kończyn górnych oraz częściowo: spostrzegawczość, koncentrację
uwagi, jej przerzutność, odporność na zmęczenie oraz ogólną sprawność
psychomotoryczną.
•
Konfliktograf - bada zachowanie się osoby w sytuacji konfliktowej przy
zadaniach ruchowych, z zastrzeżeniem najprostszych form konfliktów:
dążenie - dążenie (wybór);
unikanie - unikanie (ucieczka lub zahamowanie);
unikanie - dążenie (wahanie lub zahamowanie).
•
Powietrze wentylacyjne
Wentylacja jest to zorganizowany proces
wymiany powietrza w pomieszczeniach.
Zadaniem wentylacji i klimatyzacji jest
utrzymanie powietrza w pomieszczeniu w
takim stanie, aby jego czystość, temperatura,
wilgotność i ruch pozostawały w określonych
granicach. Wymagania stawiane powietrzu
wewnątrz pomieszczeń różnią się w
zależności od ich charakteru.
Cele stawiane wentylacji pomieszczeń to:
•zmiana temperatury powietrza,
•Zwiększenie ilości tlenu,
•zmniejszenie stężenia zanieszyszczeń w
powietrzu,
•usuwanie wilgoci.
W zależności od sposobu wymiany powietrza
rozróżnia się wentylację naturalną i
mechaniczną.
Pomiar wentylacji
• W przypadku kratek wentylacyjnych, procedura pomiarowa
polega na wyznaczeniu prędkości średniej, a następnie
przemnożeniu jej przez pole powierzchni wypływu powietrza. Aby
tego dokonać trzeba podzielić domyślnie kratkę na pola o równej
powierzchni. Takich pól powinno być co najmniej cztery, a ich
wymiary raczej nie większe niż 15x15 cm (rys. 7a.). Za pomocą
anemometru dokonuje się pomiaru prędkości w środku każdego
pola, a wyniki uśrednia. Jako zasadę w pomiarach kratek
przyjmuje się dwukrotne określenie prędkości czy wydajności.
Wyniki nie różniące się o więcej niż 10%, wskazują o
prawidłowości dokonanego pomiaru. Ostateczny wynik może być
wtedy średnią z dwukrotnie zmierzonych wydajności.
• Inna metoda, pomiaru wydajności kratki, polega na stopniowym,
równomiernym przesuwaniu sondy anemometru z jednoczesnym
zapamiętywaniem i uśrednianiem wyników. Pozwala na to większość
anemometrów skrzydełkowych, które są wyposażone w funkcję
uśredniania w czasie. Aby dokonać pomiaru, umieszcza się sondę w
jednym narożniku kratki, uruchamia funkcję uśredniania, przesuwa
równomiernie sondę po całej powierzchni wypływu, a na koniec
zatrzymuje uśrednianie (rys.). Należy pamiętać, aby przesuwać sondę
nie zbyt szybko, tak aby skrzydełko anemometru, o pewnej
bezwładności, zdążyło dostosować obroty do prędkości w
poszczególnych punktach kratki. Prędkość przesuwu sondy powinna być
rzędu 1/5 prędkości mierzonej.
Mikroklimat
Mikroklimat jest to zespół czynników meteorologicznych
(klimatycznych) występujących lub sztucznie wytworzonych na
niewielkim ograniczonym obszarze lub w pomieszczeniu.
Za parametry mikroklimatu uznaje się :
•temperaturę powietrza,
•wilgotność powietrza,
•prędkość ruchu powietrza,
•temperaturę: ścian, stropu, powierzchni urządzeń i materiałów,
•ciśnienie atmosferyczne.
Warunki mikroklimatyczne otoczenia maj¹
wpływ na:
•dobre samopoczucie człowieka,
•utrzymanie jego sprawności fizycznej i
umysłowej,
•zachowanie zdrowia,
•wydajność pracy.
Odczucia człowieka w zależności od
temperatury t
s
i wilgotności W
w
otoczenia
Przyrządy pomiarowe temperatury
• Termometr cieczowy
• Termometry rezystancyjne
• Metalowe czujniki rezystancyjne
• Półprzewodnikowe czujniki rezystancyjne
(termistory)
• Higrometry
• Psychrometr
• Termoanemometr
Oświetlenie pomieszczeń i stanowiska
pracy
• Punktem wyjścia dla wszystkich pomiarów
fotometrycznych jest wyznaczenie
natężenia źródła światła. Pomiary takie
przeprowadzamy za pomocą fotometrów.
Mając natężenie źródła światła możemy
pozostałe wielkości fotometryczne jak:
strumień świetlny, oświetlenie powierzchni,
blask źródła, obliczyć na podstawie
zależności ustalonych w odpowiednich
definicjach.
• Fotometry są to przyrządy służące do
porównywania natężeń dwóch źródeł
światła (z których jedno może być źródłem
wzorcowym).
• Fotometr – przyrząd pomiarowy do pomiaru
natężenia oświetlenia i innych parametrów
światła. Stosowany min. w fotometrii,
spektrofotometrii, technikach
oświetleniowych i fotografii (światłomierz,
eksponometr, luksomierz). W fotometrii
płomieniowej służy do analizy spektralnej
płomienia.
Hałas na stanowisku pracy
• Wg Polskiej Normy jest to dźwięk o
dowolnym charakterze akustycznym,
niepożądany w danych warunkach i przez
daną osobę.
Drgania akustyczne jest to ruch drgający cząstek ośrodka
sprężystego względem położenia równowagi, odbywający się z
częstotliwością z zakresu słyszalnego 16 - 16000 Hz. Drgania te
powodują miejscowe zagęszczanie i rozrzedzanie cząstek, dzięki
czemu następuje przekazywanie energii i wprawianie w ruch
drgający kolejnych cząstek ośrodka. Drganiom akustycznym
towarzyszą wrażenia słuchowe spowodowane rozprzestrzenianiem
się lokalnych zaburzeń ośrodka sprężystego w sposób falowy.
Wrażenia słuchowe docierają do organu słuchu za pośrednictwem
powietrza. Fale takie nazywa się falami dźwiękowymi lub po
prostu dźwiękami.
Fale sprężyste (mechaniczne) o częstotliwościach poniżej zakresu
słyszalnego nazywa się infradźwiękami, a powyżej
ultradźwiękami.
Ucho ludzkie reaguje na sygnały akustyczne w zakresie
częstotliwości od 16 Hz do 16 kHz. Największa wrażliwość ucha
przypada na częstotliwości 500-3000 Hz, pokrywające się z
częstotliwością mowy. Proces starzenia się narządu słuchu
rozpoczyna się ok. 25 roku życia i dotyczy głównie wysokich
częstotliwości. Hałas oddziałuje na organizm człowieka, wywołując
wiele niekorzystnych zjawisk.
Szkodliwy wpływ hałasu przejawia się min. czasowym lub trwałym
ubytkiem słuchu oraz występowaniem nadciśnienia, rozszerzeniem
źrenic, zwolnieniem akcji serca, bólem głowy, uczuciem zmęczenia i
znużeniem, omdleniami, dusznością, brakiem łaknienia i
chudnięciem, zaburzeniami pracy układu żołądkowo-jelitowego.
Ponadto działa pobudzająco na centralny układ nerwowy i może
doprowadzić do choroby o podłożu nerwicowym.
Urządzenia pomiarowe hałasu
Do pomiaru poziomu hałasu używa się
mikrofonów. Mikrofony mogą być:
• kwasowe;
• węglowe;
• piezoelektryczne;
• dynamiczne (magnetoelektryczne);
• pojemnościowe (elektrostatyczne);
• laserowe;
• światłowodowe.
Mikrofony: a) węglowy; b) dynamiczny;
c) pojemnościowy;
Pomiar drgań
Ruchem drgającym nazywamy ruch ciała
(cząstki) zachodzący wokół stałego położenia
równowagi.
Podstawowymi wielkościami fizycznymi
opisującymi ruch drgający cząstek ośrodka
sprężystego są:
•przemieszczenie (x);
•prędkość (v);
•przyspieszenie (a).
Drgania mogą być spowodowane następującymi
przyczynami:
•konstrukcyjnymi - drgania niezbędne do realizacji
procesu technologicznego np. mechanizmy
mimośrodowe, zapadkowe, korbowo-wodzikowe;
•technologicznymi - niedokładności wykonawcze i
montażowe maszyn, niewyważenie mas wirujących,
niedokładna obróbka i inne;
•eksploatacyjnymi - zużycie elementów,
zniekształcenie współpracujących powierzchni, luzy,
niewłaściwe smarowanie itp.
• Do pomiaru przyspieszeń drgań używane są najczęściej
przetworniki piezoelektryczne. Zasada ich działania polega na
tym, że w momencie wystąpienia naprężeń mechanicznych w
materiale piezoelektrycznym pojawiają się na jego ściankach
ładunki elektryczne o wartościach proporcjonalnych do
działających nań przyspieszeń. Materiałami takimi są: kwarc,
turmalin, sól Rochelle`a, sól Seignetta.
Promieniowanie elektromagnetyczne
Promieniowaniem nazywamy energię
rozprzestrzeniającą się w postaci fal
elektromagnetycznych. Każdy rodzaj
promieniowania cechuje długość fali i
częstotliwość drgań.
Rodzaje promieniowania:
• Promieniowanie podczerwone- w warunkach
przemysłowych źródłem promieniowania
podczerwonego są: gorące ściany pieców,
rozgrzane konstrukcje, rurociągi, podesty, gorący
metal, procesy jego spustu, rozlewania,
walcowania i transportowania.
Zasadnicze zmiany, powstające w organizmie
ludzkim narażonym na działanie promieni IR
dotyczą przede wszystkim układu krążenia i
mechanizmów termoregulacji.
Rodzaje promieniowania:
• Promieniowanie nadfioletowe (UV)
Naturalnym źródłem promieniowania
nadfioletowego są promienie słoneczne.
W środowisku pracy źródłem promieniowania
nadfioletowego mogą być: procesy
spawalnicze, lampy rtęciowe lub łukowe
niektóre procesy syntezy chemicznej i
polimeryzacja tworzyw sztucznych.
Najgroźniejszym źródłem promieniowania
UV jest proces spawalniczy.
Rodzaje promieniowania:
• Promieniowanie jonizujące -narażenie typu
sztucznego, wynikające z działalności człowieka
powinno być kontrolowane, analizowane i
minimalizowane.
• Lasery i urządzenia laserowe znajdują zastosowanie
w telekomunikacji, obróbce materiałów, holografii,
medycynie, precyzyjnych operacjach
technologicznych, technice audiowizualnej,
rozrywce. W zależności od typu, mają różną energię
i moc promieniowania. Zróżnicowanie to ma wpływ
na ryzyko narażenia człowieka, zarówno zawodowe
jak i poza zawodowe.
Rodzaje promieniowania:
• Promieniowanie elektromagnetyczne
wielkiej częstotliwości- są to fale
wykorzystywane w radiofonii,
telekomunikacji, telefonii komórkowej,
łączności satelitarnej, telewizji oraz tzw.
mikrofale stosowane m.in. w kuchenkach.
Źródła tych fal wykorzystuje się również w
medycynie i w badaniach naukowych.
Dozymetr
BIEŁŁA
Pomiar natężenia promieniowania
sprowadza się do zliczenia
impulsów z licznika w okresie 40
sekund. Nie ma tutaj żadnych
wyszukanych funkcji, do dyspozycji
mamy tylko włącznik zasilania i
włącznik głośniczka, który pika przy
każdym impulsie z czujnika. Jest to
jeden z najtańszych dostępnych
obecnie u nas dozymetrów.
Dozymetr ten umożliwia pomiar
promieniowania gamma o energii
>0,1MeV w zakresie 0,01-100
uSv/h.
Dozymetr
GORIN
To jest już bardziej rozbudowany
dozymetr. Mierzy natężenie
promieniowania gamma i beta w
dwóch zakresach, z dokładnością do 1
i 10 nSv/h. Przełączenie zakresu na
wyższy powoduje po prostu 10-krotne
wydłużenie czasu pomiaru :) Ten
dozymetr jest wyposażony w dwie
połączone równolegle tuby geigera
(SBM-20), dzięki czemu jest bardziej
dokładny i mniej podatny na
zakłócenia. Z tyłu posiada klapkę, w
którą wmontowana jest osłona przed
promieniowaniem beta (do pomiaru
tego promieniowania trzeba zdjęć
klapkę).
Rentgenometr
y DP-66 oraz
DP-66M
Te dwa mierniki to polskie, wojskowe
rentgenometry wyprodukowane w
latach 1960-1970. DP-66M (na
zdjęciu po prawej) to nieco
ulepszony zastępca DP-66, nie
różnią się zbyt wiele ale mają np.
inną konstrukcję sondy pomiarowej.
Nie wiem dlaczego DP-66M nie ma
pod wskazówką skali do pomiaru
promieniowania beta, chociaż
wyraźnie jest przystosowany do
pomiaru również tego
promieniowania. Te dwa modele
różnią się też opakowaniem - DP-
66M ma mniejszą walizkę co widać
na prawym zdjęciu poniżej.
Bibliografia
• Małgorzata Wróblewska- „Ergonomia”-2006,
• www.c4r0.elektroda.eu,
• Jerzy Jaworski „Laboratorium Ergonomii.
Przewodnik do ćwiczeń”, Olsztyn 2008.