Akademia Górniczo - Hutnicza im. Stanisława Staszica
w Krakowie

BHP

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

MIKROKLIMAT I POMIARY JEGO PARAMETRÓW W ŚRODOWISKU GÓRNICZYM

Sonia Bazan

Marta Binek

Agnieszka Bogaczyk

GiG grupa 1

rok akademicki 2012/2013

1. Temat ćwiczenia

Tematem ćwiczenia jest „Mikroklimat i pomiary jego parametrów w środowisku górniczym“. Celem ćwiczenia pomiar parametrów mikroklimatu górniczego tj. prędkości przepływu powietrza, intensywności chłodzenia, wilgotności i ciśnienia atmosferycznego oraz określenie profilaktyki.

2. Opis pomiaru i aparatury

Pomiary wykonano dla czterech komór: suchej, wilgotnej, suchej ogrzewanej oraz wilgotnej ogrzewanej. Dla każdej komory określono: prędkość przepływu powietrza, intensywność chłodzenia, wilgotność i ciśnienie atmosferyczne.

• Pomiaru przepływu powietrza dokonano dwoma metodami: metodą bezpośrednią (za pomocą anemometru skrzydełkowego) oraz metodą pośrednią (za pomocą rurki Pitota - Prandtla i manometru).

• Wilgotność względną powietrza określono metodą psychrometryczną. W tym celu odczytano wartości temperatury na termometrze suchym i wilgotnym. Obliczono różnicę temperatur i na tej podstawie wilgotność względną odczytano z tablic psychrometrycznych.

• Intensywność chłodzenia badano za pomocą katatermometru mierząc czas opadania słupka alkoholu pomiędzy temperaturami 38ºC a 35ºC.

• Ciśnienie atmosferyczne odczytano z barometru.

3. Otrzymane wyniki

a) komora sucha

Parametr	Wynik
Ciśnienie	1005 hPa
Prędkość przepływu powietrza	63 m/min = 1,05m/s
Intensywność chłodzenia	- termometr suchy - 54,2 s - termometr mokry - 34,5 s
Wilgotność	- termometr suchy - 20,8ºC - termometr mokry - 15,4ºC
Wychylenie manometru	54 mm

b) komora wilgotna

Parametr	Wynik
Ciśnienie	1005 hPa
Prędkość przepływu powietrza	65 m/min = 1,08m/s
Intensywność chłodzenia	- termometr suchy - 54,9 s - termometr mokry - 37,4 s
Wilgotność	- termometr suchy - 21,0ºC - termometr mokry - 16,02ºC
Wychylenie manometru	45 mm

1. komora sucha ogrzewana

Parametr	Wynik
Ciśnienie	1005 hPa
Prędkość przepływu powietrza	57 m/min = 0,95 m/s
Intensywność chłodzenia	- termometr suchy - 93,3 s - termometr mokry - 35,7 s
Wilgotność	- termometr suchy - 27,2ºC - termometr mokry - 17,8ºC
Wychylenie manometru	55 mm

d) komora wilgotna ogrzewana

Parametr	Wynik
Ciśnienie	1005 hPa
Prędkość przepływu powietrza	62 m/min = 1,03m/s
Intensywność chłodzenia	- termometr suchy - 67,5 s - termometr mokry - 35,1 s
Wilgotność	- termometr suchy - 24,0ºC - termometr mokry - 17,8ºC
Wychylenie manometru	45 mm

4. Obliczenia

a) komora sucha

• ciśnienie atmosferyczne odczytane z barometru p = 1005 hPa

• wilgotność względna f:

termometr suchy t_s = 20,8ºC

termometr wilgotny tw = 15,4ºC

Δt = t_s - t_w = 20,8ºC - 15,4ºC = 5,4ºC

Na podstawie otrzymanego wyniku i tablic psychrometrycznych wilgotność względna wynosi f = 57%.

• intensywność chłodzenia Ks, Kw

czas opadania alkoholu w katatermometrze suchym t_s = 54,2 s

czas opadania alkoholu w katatermometrze wilgotnym t_w = 34,5 s

F - stała katatermometru równa 402 mcal/cm²

K_s = F/t_s = 7,42 katastopni

K_w = F/t_w = 11,65 katastopni

• Wskaźnik WBGT wskaźnik obciążenia termicznego pracownika, określa ilość i długość przerw w pracy, które należy stosować w zależności od WBGT obliczany ze wzoru:

WBGT = 0,67 · t_w + 0,33 · t_s

WBGT = 0, 67 · 15,4 + 0,33 · 20,8 = 10,32 + 6,86 = 17,0ºC

• Temperatura efektywna ET - odczytana z nomogramu na podstawie: temperatury suchej, temperatury wilgotnej i prędkości przepływu powietrza. ET = 17ºC

• prędkość przepływu powietrza odczytana z anemonetru v = 63 m/min = 1,05 m/s

• prędkość przepływu powietrza mierzona metodą pośrednią za pomocą rurki Pitota - Parandtla i manometru.

p_dyn = ρ_c · g · l · sinα

v =
, gdzie

pdyn - ciśnienie dynamiczne

γ - gęstość powietrza = 1,29 kg/m3

ρ_c - gęstość wody = 1000 kg/m3

l -wychylenie l = 54 mm H₂O = 0,054 m

sinα = 1/50 = 0,02

p_dyn = 1000 · 9,81 · 0,054 · 0,02 = 10,59 Pa => v = 4,05 m/s

b) komora wilgotna

• ciśnienie atmosferyczne odczytane z barometru p = 1005 hPa

• wilgotność względna f:

termometr suchy t_s = 21,0ºC

termometr wilgotny tw = 16,02ºC

Δt = t_s - t_w = 21,0ºC - 16,02ºC = 4,98ºC

Na podstawie otrzymanego wyniku i tablic psychrometrycznych wilgotność względna wynosi f = 60%.

• intensywność chłodzenia Ks, Kw

czas opadania alkoholu w katatermometrze suchym t_s = 54,9 s

czas opadania alkoholu w katatermometrze wilgotnym t_w = 37,4 s

F - stała katatermometru równa 402 mcal/cm²

K_s = F/t_s = 7,32 katastopni

K_w = F/t_w = 10,75 katastopni

• Wskaźnik WBGT wskaźnik obciążenia termicznego pracownika, określa ilość i długość przerw w pracy, które należy stosować w zależności od WBGT obliczany ze wzoru:

WBGT = 0,67 · t_w + 0,33 · t_s

WBGT = 0, 67 · 16,02 + 0,33 · 21,0 = 10,73 + 6,93 = 17,66ºC

• Temperatura efektywna ET - odczytana z nomogramu na podstawie: temperatury suchej, temperatury wilgotnej i prędkości przepływu powietrza. ET = 17,5ºC

• prędkość przepływu powietrza odczytana z anemonetru v = 65 m/min = 1,08 m/s

• prędkość przepływu powietrza mierzona metodą pośrednią za pomocą rurki Pitota - Parandtla i manometru.

p_dyn = ρ_c · g · l · sinα

v =
, gdzie

pdyn - ciśnienie dynamiczne

γ - gęstość powietrza = 1,29 kg/m3

ρ_c - gęstość wody = 1000 kg/m3

l -wychylenie l = 45 mm H₂O = 0,045 m

sinα = 1/50 = 0,02

p_dyn = 1000 · 9,81 · 0,045 · 0,02 = 8,83 Pa => v = 3,7 m/s

c) komora sucha ogrzewana

• ciśnienie atmosferyczne odczytane z barometru p = 1005 hPa

• wilgotność względna f:

termometr suchy t_s = 27,2ºC

termometr wilgotny tw = 17,8ºC

Δt = t_s - t_w = 27,2ºC - 17,8ºC = 9,4ºC

Na podstawie otrzymanego wyniku i tablic psychrometrycznych wilgotność względna wynosi f = 39%.

• intensywność chłodzenia Ks, Kw

czas opadania alkoholu w katatermometrze suchym t_s = 93,3 s

czas opadania alkoholu w katatermometrze wilgotnym t_w = 35,7 s

F - stała katatermometru równa 402 mcal/cm²

K_s = F/t_s = 4,31 katastopni

K_w = F/t_w = 11,26 katastopni

• Wskaźnik WBGT wskaźnik obciążenia termicznego pracownika, określa ilość i długość przerw w pracy, które należy stosować w zależności od WBGT obliczany ze wzoru:

WBGT = 0,67 · t_w + 0,33 · t_s

WBGT = 0, 67 · 17,8 + 0,33 · 27,2 = 11,93 + 8,98 = 20,91ºC

• Temperatura efektywna ET - odczytana z nomogramu na podstawie: temperatury suchej, temperatury wilgotnej i prędkości przepływu powietrza. ET = 22ºC

• prędkość przepływu powietrza odczytana z anemonetru v = 57 m/min = 0,95 m/s

• prędkość przepływu powietrza mierzona metodą pośrednią za pomocą rurki Pitota - Parandtla i manometru.

p_dyn = ρ_c · g · l · sinα

v =
, gdzie

pdyn - ciśnienie dynamiczne

γ - gęstość powietrza = 1,29 kg/m3

ρ_c - gęstość wody = 1000 kg/m3

l -wychylenie l = 55 mm H₂O = 0,045 m

sinα = 1/50 = 0,02

p_dyn = 1000 · 9,81 · 0,055 · 0,02 = 10,79 Pa => v = 4,09 m/s

d)) komora ogrzewana wilgotna

• ciśnienie atmosferyczne odczytane z barometru p = 1005 hPa

• wilgotność względna f:

termometr suchy t_s = 24,0ºC

termometr wilgotny tw = 17,8ºC

Δt = t_s - t_w = 24,0ºC - 17,8ºC = 6,2ºC

Na podstawie otrzymanego wyniku i tablic psychrometrycznych wilgotność względna wynosi f = 55%.

• intensywność chłodzenia Ks, Kw

czas opadania alkoholu w katatermometrze suchym t_s = 67,5 s

czas opadania alkoholu w katatermometrze wilgotnym t_w = 35,1 s

F - stała katatermometru równa 402 mcal/cm²

K_s = F/t_s = 5,96 katastopni

K_w = F/t_w = 11,45 katastopni

• Wskaźnik WBGT wskaźnik obciążenia termicznego pracownika, określa ilość i długość przerw w pracy, które należy stosować w zależności od WBGT obliczany ze wzoru:

WBGT = 0,67 · t_w + 0,33 · t_s

WBGT = 0, 67 · 17,8 + 0,33 · 24,0 = 11,93 + 7,92 = 19,85ºC

• Temperatura efektywna ET - odczytana z nomogramu na podstawie: temperatury suchej, temperatury wilgotnej i prędkości przepływu powietrza. ET = 20ºC

• prędkość przepływu powietrza odczytana z anemonetru v = 62 m/min = 1,03 m/s

• prędkość przepływu powietrza mierzona metodą pośrednią za pomocą rurki Pitota - Parandtla i manometru.

p_dyn = ρ_c · g · l · sinα

v =
, gdzie

p_dyn - ciśnienie dynamiczne

γ - gęstość powietrza = 1,29 kg/m3

ρ_c - gęstość wody = 1000 kg/m3

l -wychylenie l = 45 mm H₂O = 0,045 m

sinα = 1/50 = 0,02

p_dyn = 1000 · 9,81 · 0,045 · 0,02 = 8,83 Pa => v = 3,7 m/s

5. Wnioski

Według obowiązujących przepisów w miejscu pracy intensywność chłodzenia nie powinna być mniejsza niż 11 katastopni wilgotnych. W przypadku komór: suchej, ogrzewanej suchej i ogrzewanej wilgotnej intensywność chłodzenia jest większa od 11 katastopni wilgotnych, jedynie dla komory wilgotnej intensywność chłodzenia wynosi 10,75 katastopni wilgotnych. W przypadku, gdy intensywność chłodzenia jest mniejsza od 11 stopni należy zastosować rozwiązania techniczne dla obniżenia temperatury lub skrócić czas pracy do 6 godzin.

Przepisy wymagają, aby temperatura odczytywana z termometru suchego nie przekraczała 28ºC. W takim przypadku pracuje się normalnie. Jeśli temperatura wynosi 28 - 33ºC należy ją obniżyć lub skrócić czas pracy do 6 godzin. W temperaturze powyżej 33ºC prowadzone są jedynie akcje ratownicze. W każdej komorze temperatura odczytywana z termometru suchego nie przekroczyła 28ºC.

Normami określone są również maksymalne prędkości przepływu powietrza dla wyrobisk górniczych w których pracują ludzie. Wynoszą one:

- 12m/s dla szybów

- 8m/s dla wyrobisk korytarzowych

- 5m/s dla wyrobisk wybierkowych

W żadnej z komór prędkość przepływu powietrza nie przekroczyła wartości dopuszczalnych.

Wskaźnik WBGT, będący wskaźnikiem obciążenia termicznego pracownika określa ilość i jakość przerw jakie należy stosować. Wg Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz.U. 2002 nr 217 poz. 1833 ). Dla pracy ciężkiej przy nieodczuwalnym ruchu powietrza wskaźnik WBGT nie powinien przekraczać 25ºC, a przy odczuwalnym ruchu powietrza 26ºC, dla pracy bardzo ciężkiej odpowiednio 23ºC i 25ºC. W żadnej z komór wartości te nie zostały przekroczone.

Wskaźnik temperatury efektywnej dla pracownika w miejscu pracy określa się na podstawie danych o temperaturze suchej i wilgotnej oraz z prędkości przepływu powietrza.
Wartość ET dla strefy komfortu dobrego samopoczucia w okresie zimowym wynosi 17,1 - 21,6ºC

a dla strefy komfortu dobrego samopoczucia w okresie letnim 18,9 - 24ºC. W komorze wilgotnej ogrzewanej strefa komfortu panuje występuje zarówno w okresie letnim i zimowym. W komorze suchej ogrzewanej tylko w okresie letnim, w komorze wilgotnej w okresie zimowym, natomiast w suchej jest za niska w stosunku do wymagań obu okresów.

Środki profilaktyczne stosowane w robotach górniczych to właściwy sposób przewietrzania, stosowanie właściwych i sprawnych przyrządów pomiarowych, odpowiedni zakres i częstotliwość kontroli, schładzanie powietrza.

---