Bezpieczeństwo pracy
i ergonomia
Wykład VIII
Diagnoza w ergonomii
Przedmiot diagnozy
ergonomicznej
Przedmiotem diagnozy mogą zatem być:
cechy człowieka i biologiczne skutki pracy,
maszyny i urządzenia,
materialne środowisko pracy,
stanowiska pracy.
Hałas
Hałas
Hałasem przyjęto określać wszelkie
niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe,
uciążliwe lub szkodliwe drgania ośrodka
sprężystego, oddziałujące za pośrednictwem
powietrza na narząd słuchu i inne zmysły
oraz elementy organizmu człowieka.
Środowisko akustyczne
człowieka
Środowisko akustyczne człowieka obejmuje, w zależności od czułości
narządu słuchu, zakres częstotliwości od 16 Hz do 20000 Hz.
Pod względem fizycznym dz
więk składa się z drgań występujących w
różnych środowiskach (gazowym, ciekłym lub stałym) i może być odbierany
jako szum, ton lub dz
więk rozprzestrzeniający się we wszystkich kierunkach
(dz
więk bezpośredni).
Jeżeli dz
więk trafi na przeszkodę, zostaje wielokrotnie odbity (dz
więk
refleksyjny).
Narządem odbierającym fale dz
więkowe jest zmysł słuchu w uchu (oprócz
tego w uchu znajduje się zmysł równowagi). W tym narządzie rozpoczyna
się akustyczne przetwarzanie bodz
ców bądz
informacji, które następnie
zostają przeniesione do centralnego układu nerwowego (mózgu).
Hałas
Hałas jest dz
więkiem, który w określonym miejscu i czasie jest
niepożądany lub szkodliwy dla zdrowia człowieka. Wywołuje
stres, narastanie zmęczenia, wpływa negatywnie na układ
naczyniowy, stanowi zagrożenie dla organu słuchu.
Wielkość zmian zachodzących w organizmie człowieka na skutek
działania hałasu zależy od:
natężenia (poziomu ciśnienia akustycznego),
częstotliwości,
czasu ekspozycji,
charakteru hałasu (ciągły, przerywany, impulsowy, totalny),
osobniczej wrażliwości ludzi.
Hałas
Zwykle, w przypadku hałasu rozróżnia się trzy formy
oddziaływania:
dokuczliwość hałasu (hałas jako czynnik dokuczający),
zakłócenia wywoływane hałasem (hałas jako czynnik
zakłócający wykonywanie normalnych czynności i
zmniejszający wydajność pracy),
szkody spowodowane hałasem (hałas jako przyczyna
zmian wegetatywnych i uszkodzeń wewnętrznego narządu
słuchu)
Podstawowe pojęcia i definicje
Hałas ustalony  hałas, którego poziom dz
więku w określonym
miejscu, mierzony przy włączonej charakterystyce dynamicznej
miernika poziomu dz
więku, zmienia się podczas obserwacji nie
więcej niż o 5 dB.
Hałas nieustalony  hałas, którego poziom dz
więku w
określonym miejscu, mierzony przy włączonej charakterystyce
dynamicznej miernika poziomu dz
więku, zmienia się podczas
obserwacji więcej niż o 5 dB.
Hałas słyszalny ustalony i nieustalony, zgodnie z PN-N-
01307:1994, charakteryzowany jest przez poziom dz
więku
mierzony przy użyciu filtru korekcyjnego o charakterystyce  A" w
dB, hałas nieustalony zaś przez równoważny poziom dz
więku
mierzony przy użyciu filtra korekcyjnego o charakterystyce  A" w
dB.
Podstawowe pojęcia i definicje
Hałas impulsowy  hałas składający się z jednego
lub wielu zdarzeń dz
więkowych, każde o czasie
trwania mniejszym niż 1 s.
Charakteryzowany jest:
równoważnym poziomem dz
więku A dla powtarzających
się serii dz
więków impulsowych o jednakowej amplitudzie.
liczbą impulsów i szczytowym poziomem ciśnienia
akustycznego dla wyraz
nych dz
więków impulsowych,
osiągających maksymalne wartości rzadziej niż raz na
sekundę.
Drgania ośrodka sprężystego
cisza dz
więk
105
ciśnienie
akustyczne
ciśnienie
atmosferyczne
Rys. Ciśnienie akustyczne i ciśnienie atmosferyczne
Ci
ś
nienie atmosferyczne, Pa
Podstawowe pojęcia i definicje
Prędkość akustyczna v - prędkość, z jaką
drga cząstka ośrodka przy przejściu fali
akustycznej (jest ona niewielka i nie
przekracza części m/s), wyrażana w m/s,
Podstawowe pojęcia i definicje
Poziom ciśnienia akustycznego (miara
głośności dz
więku) L (dB) wyznaczana jest z
zależności:
2
�ł �ł
p
�ł �ł
L = 10lg�ł �ł
(7.1)
po
�ł łł
gdzie:
p  wartość skuteczna ciśnienia akustycznego [Pa],
po  progowa wartość skuteczna ciśnienia akustycznego
(ciśnienie odniesienia), po = 20 �Pa.
Podstawowe pojęcia i definicje
Widmo akustyczne
Pomiar poziomu ciśnienia akustycznego pozwala na dokonanie
jedynie wstępnej oceny określonego dz
więku złożonego. Bardziej
szczegółową ocenę szkodliwego wpływu dz
więku (hałasu) na
słuch oraz dane wyjściowe do opracowania sposobów
zmniejszania tego poziomu można uzyskać przez analizę
poszczególnych składowych tego dz
więku.
Analizę taką wykonuje się, określając na podstawie pomiarów
poziomy ciśnienia akustycznego, kolejno w poszczególnych
pasmach częstotliwości, a więc np. w pasmach o szerokości
jednej, pól lub jednej trzeciej oktawy.
Podstawowe pojęcia i definicje
Oktawa
Jest to zbiór kolejno następujących po sobie tonów, z których
najwyższy ma częstotliwość dwa razy większą od najniższego.
Stosunek tych dwóch tonów granicznych przedstawia się
następująco:
f2
= 2 (7.2)
Dla oktawy:
f1
f2
(7.3)
= 2
Dla pół oktawy:
f1
f2 3
Dla jednej trzeciej oktawy:
(7.4)
= 2
f1
Podstawowe pojęcia i definicje
Chłonność akustyczna
W przypadku gdy powierzchnia przeszkody, na
którą pada fala dz
więkowa o natężeniu Ic, nie jest
idealnie gładka i sprężysta (dotyczy to ścian
normalnie spotykanych w budownictwie
przemysłowym i mieszkaniowym) i w związku z tym
częściowo pochłania energię akustyczną padającej
na nią fali, to po odbiciu wartość tego natężenia
będzie równa I1, a wartość energii pochłoniętej
wyniesie:
I2=Ic-I1 (7.5)
Podstawowe pojęcia i definicje
Chłonność akustyczna
Właściwości chłonące ściany lub materiału ułożonego na niej
określa współczynnik pochłaniania dz
więku a
Dla powierzchni:
doskonale odbijającej: I2 = 0, a więc i a = 0;
doskonale chłonącej: I0 = I2 i a = 1.
Właściwości dz
więkochłonne materiałów, ustrojów specjalnych
itp. określa się przez podanie charakterystyki współczynnika
dz
więku w funkcji częstotliwości, zazwyczaj w zakresie:
64-8000 Hz
Podstawowe pojęcia i definicje
Chłonność akustyczna
Chłonność akustyczną A ściany o polu S
określona jest wzorem:
A = aS[m2]
(7.6)
gdzie: a  wsp. pochłaniania dz
więku
S  powierzchnia
Podstawowe pojęcia i definicje
Chłonność akustyczna
Chłonność akustyczna pomieszczenia zamkniętego
(ograniczonego ścianami, podłogą i sufitem), w którym znajdują
się przedmioty, maszyny, ludzie itp., jest sumą chłonności
akustycznej poszczególnych powierzchni składowych tego
pomieszczenia oraz chłonności akustycznej przedmiotów lub
osób, które się w nim znajdują. Można ją obliczyć ze wzoru:
(7.7)
A = n1S1a1 + n2S2a2 + ...+ nnSnan =
"n Siai[m2]
i
gdzie: a1,2,i  współczynnik pochłaniania dz
więku poszczególnych powierzchni
(ścian, sufitu, podłogi i innych elementów budowlanych)
oraz współczynnik pochłaniania dz
więku przez poszczególne przedmioty i osoby,
s1,2,i  pola tych powierzchni [m2],
n1,2,i  liczba przedmiotów lub osób o współczynniku a1, a2 ..., ai
Podstawowe pojęcia i definicje
Izolacyjność akustyczna przegród i pomieszczeń.
Izolacyjnością akustyczną D przegrody nazywa się
różnicę między przeciętnym poziomem ciśnienia
akustycznego L1 [dB] z jednej strony tej przegrody a
poziomem przeciętnego ciśnienia akustycznego L2
[dB] po przejściu na drugą jej stronę
(7.8)
D = L2 - L1[dB]
Podstawowe pojęcia i definicje
Przenikalność akustyczna przegrody
Przenikalność akustyczną przegrody można wyrazić
wzorem:
I2 1
D = L1 - L2 =10lg = -10lgł =10lg (7.9)
I1 ł
gdzie:
I1, I2  natężenie dz
więku przed i za przeszkodą [W/m2],
ł  współczynnik przenikania przegrody akustycznej.
Moc akustyczna i odpowiadające jej
poziomy dla przykładowych z
ródeł dz
więku
Wpływ hałasu na organizm
człowieka i jego skutki
Ujemne oddziaływanie hałasu na organizm
człowieka w warunkach narażenia
zawodowego można podzielić na dwa
rodzaje:
wpływ hałasu na narząd słuchu;
pozasłuchowe działanie hałasu na organizm (w
tym na podstawowe układy i narządy oraz zmysły
człowieka).
Szkodliwy wpływ hałasu na narząd słuchu
powodują następujące jego cechy i
okoliczności narażenia:
długi czas działania hałasu,
ciągła ekspozycja na hałas jest bardziej szkodliwa niż
przerywana,
hałas impulsowy jest szczególnie szkodliwy,
widmo hałasu z przewagą składowych o częstotliwościach
średnich i wysokich,
szczególna, indywidualna podatność na uszkadzający wpływ
działania hałasu.
Ryzyko utraty słuchu
Równoważny poziom Ryzyko utraty słuchu, %
dz
więku A,dB
Czas narażenia, lata
5 10 15 20 25 30 35 40
<80 0 0 0 0 0 0 0 0
85 1 3 5 6 7 8 9 10
90 4 10 14 16 16 18 20 21
95 7 17 24 28 29 31 32 29
100 12 29 37 42 43 44 44 41
105 18 42 53 58 60 62 61 54
110 26 55 71 78 78 77 72 62
115 36 71 83 87 84 81 75 64
Stan narażenia i z
ródła hałasu
w środowisku pracy
Według danych GUS ponad 30% pracowników
zatrudnionych w podstawowych działach gospodarki
narodowej, w warunkach narażenia na uciążliwe i
szkodliwe czynniki środowiska pracy, pracuje w
hałasie ponadnormatywnym (o poziomie ekspozycji
powyżej 85 dB).
Najbardziej narażeni są pracownicy w
następujących działach gospodarki narodowej:
przemyśle, budownictwie, leśnictwie oraz
transporcie, a w podziale resortowym: w hutnictwie,
przemyśle maszynowym, przemyśle chemicznym i
lekkim oraz górnictwie i energetyce.
Podstawowe grupy z
ródeł
hałasu
maszyny stanowiące z
ródło energii, np. silniki spalinowe (maksymalne poziomy dz
więku A do 125 dB),
sprężarki (do 113 dB)
narzędzia i silniki pneumatyczne, np. ręczne narzędzia pneumatyczne: młotki, przecinaki, szlifierki (do
134 dB)
maszyny do rozdrabniania, kruszenia, przesiewania, przecinania, oczyszczania, np. młyny kulowe (do
120 dB), sita wibracyjne (do 119 dB), kruszarki (do 119 dB), kraty wstrząsowe (do 115 dB), piły tarczowe
do metalu (do 115 dB)
maszyny do obróbki plastycznej, np. młoty mechaniczne (do 122 dB), prasy (do 115 dB),
obrabiarki skrawające do metalu, np. szlifierki, automaty tokarskie, wiertarki (do 104 dB)
obrabiarki skrawające do drewna, np. dłutownice (do 108 dB), strugarki (do 101 dB), frezarki (do 101
dB), piły tarczowe (do 99 dB)
maszyny włókiennicze, np. przewijarki (do 114 dB), krosna (do 112 dB),
przędzarki (do 110 dB). rozciągarki (do 104 dB), skręcarki (do 104 dB), zgrzeblarki (do 102 dB)
urządzenia przepływowe, np. zawory (do 120 dB), wentylatory (do 114 dB)
urządzenia transportu wewnątrzzakładowego, np. suwnice, przenośniki, przesypy, podajniki (do 112 dB).
Sposoby ograniczania
narażenia na hałas
Wśród najważniejszych rozwiązań
technicznych ograniczających hałas należy
wymienić przede wszystkim:
stosowanie mało hałaśliwych procesów
technologicznych,
mechanizacja i automatyzacja procesów
technologicznych,
Sposoby ograniczania
narażenia na hałas
konstruowanie i stosowanie cichobieżnych maszyn, urządzeń i
narzędzi,
Wyciszenie z
ródeł hałasu w maszynie (ograniczenie emisji
dz
więku) można osiągnąć przez:
redukcję wymuszenia (tj. minimalizację sił wzbudzających drgania
oraz ograniczenie ich widma) np. przez dokładne wyrównoważenie
elementów maszyn,
zmianę sztywności i struktury układu, zmianę oporów tarcia,
zmianę warunków aerodynamicznych i hydrodynamicznych (np.
przez
zmianę geometrii wlotu i wylotu mediów energetycznych i zmianę
prędkości
ich przepływu)
redukcję współczynnika sprawności promieniowania (np. przez
zmianę wymiarów elementów promieniujących energię
wibroakustyczną, zmianę materiałów, odizolowanie płyt w układzie).
Sposoby ograniczania
narażenia na hałas
poprawne pod względem akustycznym rozplanowanie zakładu i
zagospodarowanie pomieszczeń,
Przy projektowaniu budynków zakładów przemysłowych należy
kierować się następującymi zasadami:
budynki i pomieszczenia, w których jest wymagana cisza (np.
laboratoria, biura konstrukcyjne, pomieszczenia pracy koncepcyjnej)
powinny być oddzielone od budynków i pomieszczeń, w których
odbywają się hałaśliwe procesy produkcyjne
maszyny i urządzenia powinny być grupowane, o ile to jest możliwe,
w oddzielnych pomieszczeniach według stopnia ich hałaśliwości.
Hałas w danym pomieszczeniu może być potęgowany przez
niewłaściwe zagospodarowanie pomieszczeń, w tym zbyt gęste
rozmieszczenie maszyn. Najmniejsza zalecana odległość między
maszynami powinna wynosić 2 � 3m.
Sposoby ograniczania
narażenia na hałas
tłumiki akustyczne
Sposoby ograniczania
narażenia na hałas
obudowy dz
więkochłonne,
ekrany dz
więkochłonne
Rys. Zastosowanie ekranu: a) nieprawidłowe, b) prawidłowe
Sposoby ograniczania
narażenia na hałas
materiały i ustroje dz
więkochłonne,
Najczęściej stosowanymi materiałami
dz
więkochłonnymi są materiały porowate, do których
zalicza się:
materiały tekstylne,
wełny i maty z wełny mineralnej i szklanej,
płyty i wyprawy porowate ścian,
płyty i maty porowate z tworzyw sztucznych,
tworzywa natryskiwane pod ciśnieniem.
ochronniki słuchu
Aktywne metody ograniczania
hałasu
Rys. Aktywna kompensacja parametrów pola akustycznego
Aktywne metody ograniczania
hałasu
Rys. Układ aktywnej redukcji hałasu w falowodzie akustycznym
Zastosowania metod aktywnej
redukcji hałasu
Stosowane w praktyce układy, w których wykorzystuje się
metody aktywnej redukcji hałasu, można podzielić na
następujące grupy:
lokalnej kompensacji poziomu hałasu docierającego
bezpośrednio do uszu człowieka
redukcji poziomu dz
więku w polu akustycznym powstałym w
wyniku odbicia fali akustycznej od powierzchni, np. ścian
pomieszczenia (pole fal odbitych)
redukcji poziomu hałasu emitowanego przez maszyny i
urządzenia
redukcji poziomu hałasu w falowodach (np. w przewodach
dolotowych maszyn przepływowych).
Sposoby ograniczania
narażenia na hałas
Rozwiązania administracyjno-organizacyjne zwalczania hałasu:
stosowanie przerw w pracy i ograniczenie czasu pracy na hałaśliwych stanowiskach,
tworzenie tzw. oaz ciszy (dz
więkoszczelnych pomieszczeń odpoczynku dla
pracowników obsługujących hałaśliwe urządzenia),
przenoszenie prac o dużym hałasie na drugą i trzecią zmianę, czyli ograniczenie w ten
sposób liczby osób stykających się z hałasem,
stosowanie profilaktyki lekarskiej, w tym prowadzenie badań lekarskich
obejmujących kontrolę słuchu wszystkich nowo przyjmowanych pracowników oraz
okresowe badania kontrolne wszystkich pracowników narażonych na hałas
przekraczający dopuszczalne poziomy,
przesuwanie do pracy w warunkach mniej uciążliwych osób szczególnie wrażliwych na
działanie hałasu oraz osób, u których stwierdzono schorzenia, zwłaszcza upośledzenie
narządu słuchu itp.
Ocena hałasu
Ocena hałasu dokonywana jest na podstawie pomiaru jego
właściwości i porównania z dopuszczalnymi wartościami
zawartymi w przepisach i polskich normach (obwieszczenie
ministra pracy i polityki socjalnej z dnia 17.05.1995, PN-N-
01307:1994).
Hałas w środowisku pracy powinien być oceniany pod względem:
zagrożenia, jakie stwarza dla organu słuchu pracowników;
zapewnienia pracownikom dopuszczalnego minimum warunków
akustycznych do wykonania czynności innych niż prosta praca
fizyczna;
minimalizowania strat wynikłych z obniżenia efektów pracy
uzyskiwanych w hałasie.