Механические опасности

Под механическими опасностями понимаются такие нежелательные воздействия на человека, происхожде­ние которых обусловлено силами гравитации или кине­тической энергией тел.

Механические опасности создаются падающими, дви­жущимися, вращающимися объектами природного и искусственного происхождения.

Носителями механических опасностей искусственного происхождения являются машины и механизмы, раз­личное оборудование, транспорт, здания и сооружения и многие другие объекты, воздействующие в силу раз­ных обстоятельств на человека своей массой, кинетичес­кой энергией или другими свойствами.

Величину механических опасностей можно оценить по-разному. Например, количеством движения mv, ки­нетической энергией 0,5 mv², запасенной энергией mgh (m,v – масса и скорость тела соответственно, h – вы­сота, g – ускорение свободного падения).

Объекты, представляющие механическую опасность, можно разделить по наличию энергии на два класса: энергетические и потенциальные. Энергетические объек­ты воздействуют на человека, так как имеют тот или иной энергетический потенциал. Потенциальные меха­нические опасности лишены энергии. Травмирование в этом случае может произойти за счет энергии самого человека. Например, колющие, режущие предметы (тор­чащие гвозди, заусенцы, лезвия и т. п.) представляют опасность при случайном контакте человека с ними. К потенциальным опасностям относятся и такие опасно­сти, как неровные и скользкие поверхности, по которым передвигается человек, высота возможного падения, от­крытые люки и др. Перечисленные безэнергетические опасности являются причиной многочисленных травм (переломов, вывихов, сотрясений головного мозга, паде­ний, ушибов).

Защита от механических опасностей осуществляется разными способами, характер которых зависит от конк­ретных условий деятельности. Хорошо разработаны так­же способы оказания доврачебной помощи и лечения последствий механических опасностей.

Механические колебания

К механическим колебаниям относятся: вибрация, шум, инфразвук, ультразвук.

Общим свойством этих физических процессов явля­ется то, что они связаны с переносом энергии, При определенной величине и частоте эта энергия может оказывать неблагоприятное воздействие на человека: вызывать различные заболевания, создавать дополни­тельные опасности.

Вибрация

Общая характеристика. Вибрацией называются механические колебания, ис­пытываемые каким-то телом. Причиной вибрации явля­ются неуравновешенные силовые воздействия. Вибрация находит полезное применение в медицине (вибромассаж) и в технике (вибраторы). Однако длительное воздействие вибрации на человека является опасным. Опасна вибра­ция при определенных условиях и для машин и механиз­мов, так как может вызвать их разрушение.

Различают общую и локальную (местную) вибрации.

Общая вибрация вызывает сотрясение всего организ­ма, местная воздействует на отдельные части тела. Иног­да работающий может одновременно подвергаться общей и местной вибрации (комбинированная вибрация). Виб­рация нарушает деятельность сердечно-сосудистой и нерв­ной систем, вызывает вибрационную болезнь. Особенно опасна вибрация на резонансных или околорезонансных частотах (6-9 Гц).

Основными параметрами, характеризующими виб­рацию, являются: амплитуда смещения, то есть величи­на наибольшего отклонения колеблющейся точки от по­ложения равновесия; амплитуда колебательной скорости и колебательного ускорения; период колебаний Т –вре­мя между двумя последовательным одинаковыми состо­яниями системы; частота f.

Нормирование. Различают санитарно-гигиеническое и техническое нормирование вибрации. Вибрация нормируется стан­дартами и другими правилами и нормами.

Защита.Существует несколько основных направлений борь­бы с вибрацией.

Шум

Всякий нежелательный звук принято называть шу­мом. Шум вреден для здоровья, снижает работоспособ­ность, повышает уровень опасности.

Общая характеристика.Шум – это механические колебания, распространя­ющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Ча­стицы среды при этом колеблются относительно поло­жения равновесия. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с. Шум создается источником, кото­рый имеет определенную мощность Р. Мощность, при­ходящаяся на единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения звука, называется интен­сивностью звука I, Вт/м2. Давление Р, возникающее в среде при прохождении звука, называется акустическим. Оно измеряется в Н/м² или Па.

Абсолютные значения интенсивности и давления ме­няются в широких пределах. Пользоваться абсолютны­ми значениями этих характеристик шума неудобно. Кро­ме того, ощущения человека пропорциональны логарифму раздражителя (закон Вебера-Фехнера). Поэтому введе­ны особые показатели, называемые уровнями, которые выражаются в децибелах (дБ). Уровень интенсивности шума определяется по формуле:

, дБ,

где I₀ — интенсивность, соответствующая порогу слы­шимости, I₀ = 10^-12 Вт/м².

Уровень звукового давления равен:

, дБ,

где Р₀ =2 × 10^-5 Н/м² = Па — давление порога слыши­мости.

Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам высокой частоты. Поэтому для оценки шума необходимо знать его частоту, которая измеряется в гер­цах (Гц), то есть числом колебаний в секунду. Ухо чело­века воспринимает звуковые колебания в пределах 16-20 000 Гц. Ниже 16 Гц и выше 20 000 Гц находятся соответственно области неслышимых человеком инфра­звуков и ультразвуков. Зависимость уровней от частоты называется спектром шума.

Вредное воздействие шума зависит и от длительнос­ти нахождения человека в неблагоприятных в акусти­ческом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума. Доза шума – Д в Па² × ч – интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздей­ствующую на человека за определенный период време­ни.

Нормирование.Нормирование может осуществляться несколькими методами:

1) по предельному спектру (ПС). ПС – это восемь нормативных уровней звукового давления на частотах от 31,5 до 8000 Гц (в октавных полосах);

2) нормирование уровня звука в дБА;

3) по дозе шума.

Защита.Измерение шума проводят с целью определения уров­ней звуковых давлений на рабочих местах и соответ­ствия их санитарным нормам, а также для разработки и оценки эффективности различных шумоглушащих ме­роприятий.

Основным прибором для измерения шума является шумомер. В шумомере звук, воспринимаемый микрофо­ном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются и затем, пройдя через корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором.

Для снижения шума могут быть применены следую­щие методы:

1) снижение шума в источнике;

2) изменение направленности излучения;

3) рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений;

4) снижение шума на пути его распространения;

5) средства индивидуальной защиты от шума.

Инфразвук

Неслышимая человеком область колебаний. Обычно верхний границей инфразвуковой области считают час­тоты 16-25 Гц. Нижняя граница инфразвука не опреде­лена.

Для инфразвука характерно малое поглощение. По­этому инфразвуковые волны могут распространяться на очень большие расстоя­ния.

Защита от инфразвука представляет серьезную про­блему.

Ультразвук

Общая характеристика. Ультразвук находит широкое применение в металло­обрабатывающей промышленности, машиностроении, металлургии и т. д. Частота применяемого ультразвука от 20 кГц до 1 МГц, мощности — до нескольких кило­ватт.

Ультразвук оказывает вредное воздействие на орга­низм человека. У работающих с ультразвуковыми уста­новками нередко наблюдаются функциональные нару­шения нервной системы, изменения давления, состава и свойства крови. Часты жалобы на головные боли, быст­рую утомляемость, потерю слуховой чувствительности.

Ультразвук может действовать на человека как че­рез воздушную среду, так и через жидкую или твердую (контактное действие на руки).

Уровни звуковых давлений в диапазоне частот от 11 до 20 кГц не должны превышать соответственно 75-110 дБ, а общий уровень звукового давления в диапазо­не частот 20-100 кГц не должен превышать 110 дБ.

Защита. Защита от действия ультразвука при воздушном об­лучении может быть обеспечена:

1) путем использования в оборудовании более высо­ких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше;

2) путем выполнения оборудования, излучающего уль­тразвук, в звукоизолирующем исполнении (типа кожу­хов).

3) путем устройства экранов, в том числе прозрачных, между оборудованием и работающим;

4) размещение ультразвуковых установок в специ­альных помещениях, выгородках или кабинах, если пе­речисленными выше мероприятиями невозможно полу­чить необходимый эффект.

Защита от действия ультразвука при контактном об­лучении состоит в полном исключении непосредствен­ного соприкосновения работающих с инструментом, жидкостью и изделиями, поскольку такое воздействие наиболее вредно.

Электрический ток

Действие электрического тока на человека. Носит мно­гообразный характер. Проходя через организм челове­ка, электрический ток вызывает термическое, электро­литическое, а также биологическое действия.

Термическое действие тока проявляется в ожогах некоторых отдельных участков тела, нагреве кровенос­ных сосудов, нервов, крови и т. п.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении крови и других органических жидкостей организма и вызывает значительные нарушения их фи­зико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется как раз­дражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокра­щениями мышц, в том числе легких и сердца. В резуль­тате могут возникнуть различные нарушения и даже полное прекращение деятельности органов кровообра­щения и дыхания.

Это многообразие действий электрического тока мо­жет привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или элек­трической дуги.

В большинстве случаев электротравмы излечивают­ся, но иногда при тяжелых ожогах травмы могут приве­сти к гибели человека.

Различают следующие электрические травмы: элек­трические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Электрический ожог — самая распространенная элек­тротравма. Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока через тело человека в результате контакта с токоведущей час­тью и является следствием преобразования электричес­кой энергии в тепловую.

Различают четыре степени ожогов: I – покраснение кожи; II – образование пузырей; III – повреждение глубоких слоев кожи с образованием струпьев (если кожа омертвевает не на всю толщину и ее нижние слои сохраняются, это ожог 3-й А степени, если же гибнут все слои кожи, это – ожог 3-й Б степени; IV – обугливание тканей. Тяжесть пора­жения организма обуславливается не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности тела.

Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1-2 кВ и являются в большинстве случаев ожогами I и II степени; иногда бывают и тяжелые ожоги.

Дуговой ожог. При более высоких напряжениях меж­ду токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (температура дуги выше 3500°С и у нее весьма большая энергия), которая и причиняет ду­говой ожог. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые — III или IV степени.

Электрические знаки — четко очерченные пятна се­рого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, борода­вок, кровоизлияний в кожу и мозолей.

В большинстве случаев электрические знаки безбо­лезненны и лечение их заканчивается благополучно.

Металлизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавивше­гося под действием электрической дуги. Это может про­изойти при коротких замыканиях, отключениях рубиль­ников под нагрузкой и т. п. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагревшимся металлом.

Электроофтальмия — поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и ультракрасные лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла. Защита от электро­офтальмии достигается ношением защитных очков, кото­рые не пропускают ультрафиолетовых лучей и обеспечи­вают защиту глаз от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровенос­ных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызванные падением челове­ка с высоты, ударами о предметы в результате непроиз­вольных движений или потери сознания при воздей­ствии тока. Механические повреждения, являются, как правило, серьезными травмами, требующими длитель­ного лечения.

Электрический удар — это возбуждение живых тка­ней организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорож­ными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические удары ус­ловно делятся на следующие четыре степени: I — судо­рожное сокращение мышц без потери сознания; II,—судорожное сокращение мышц, потеря сознания, но со­хранение дыхания и работы сердца; III — потеря созна­ния и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV — клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Причинами смерти в результате поражения электри­ческим током могут быть: прекращение работы сердца как следствие воздей­ствия тока на мышцу сердца, прекращение дыхания в результате прямого или рефлекторного воздействием тока на мышцы груд­ной клетки, участвующие в процессе дыхания.и электрический шок — своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздраже­ние электрическим током, сопровождающаяся глубоки­ми расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т. п.

Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током.Характер и последствия воздействия на человека элек­трического тока зависят от следующих факторов: значения тока, проходящего через тело человека; электрического сопротивления человека; уровня приложенного к человеку напряжения; продолжительности воздействия электрического тока; пути тока через тело человека; рода и частоты электрического тока; условий внешней среды и других факторов.

Величина тока и напряжение(см. ниже).Основным фактором, обусловливающим исход поражения электрическим то­ком, является сила тока, проходящего через тело человека. Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, по­скольку оно определяет значение тока, проходящего че­рез человека.

Ощутимый ток — электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздраже­ния. Ощутимые раздражения вызывает переменный ток силой 0,6-1,5 мА и постоянный — силой 5-7 мА.

Неотпускающий ток – электрический ток, вызы­вающий при прохождении через человека непреодоли­мые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый неотпускающий ток со­ставляет 10-15 мА переменного тока и 50-60 мА посто­янного. При таком токе человек уже не может самосто­ятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть, и оказывается как бы прикованным к ней.

Фибрилляционный ток — электрический ток, вызы­вающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА переменного тока и 300 мА постоянного при дли­тельности действия 1-2 с по пути рука-рука или рука-ноги. Фибрилляционный ток может достичь 5 А.

Электрическое сопротивление тела человека.Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивле­нию. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопро­тивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500 Ом.

На сопротивление тела оказывает влияние площадь контактов, а также место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела.

С увеличением тока и времени его прохождения со­противление тела человека падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к рас­ширению ее сосудов, к усилению снабжения этого учас­тка кровью и увеличению потовыделения.

Продолжительность воздействия электрического тока.Существенное влияние на исход поражения ока­зывает длительность прохождения тока через тело чело­века. Продолжительное действие тока приводит к тяже­лым, а иногда и смертельным поражениям.

Путь тока через тело человека.Путь прохождения тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определя­ется также сопротивлением кожи на различных участ­ках тела.

Наиболее опасны петли голова-руки и голова-ноги, но эти петли возникают относительно редко.

Род и частота электрического тока.Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного.

Это положение справедливо лишь для напряжений до 250-300 В. При более высоких напряжениях постоян­ный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц). Для переменного тока играет роль также и его часто­та. С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увели­чению тока, проходящего через человека, а следователь­но повышается опасность поражения.

Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 100 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45-50 кГц. Эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1-2 кГц.

Индивидуальные свойства человека. Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары.

Повышенной восприимчивостью к электрическому току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней сек­реции, легких, нервными болезнями и др. Поэтому лица с такими болезнями не допускаются к работе с действу­ющими электроустановками.

Условия внешней среды.Состояние окружающей воз­душной среды, а также окружающая обстановка могут существенным образом влиять на опасность поражения током.

Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающе действующие на изоляцию электроустано­вок, а также высокая температура окружающего возду­ха понижают электрическое сопротивление тела челове­ка, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

Критерии безопасности электрического тока.При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем руководствуются допустимыми значе­ниями тока при данном пути его протекания и длитель­ности воздействия в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82.

При длительном воздействии допустимый ток при­нят в 1 мА. При продолжительности воздействия до 30 с – 6 мА. При воздействии 1 с и менее величины токов приведены ниже, однако они не могут рассматриваться как обеспечивающие полную безопасность и при­нимаются в качестве практически допустимых с доста­точно малой вероятностью поражения (см. табл. 4).

Эти токи считаются допустимыми для наиболее ве­роятных путей их протекания в теле человека: рука-рука, рука-ноги и нога-нога.

Таблица 4