1

Univerza v Ljubljani - Fakulteta za strojništvoKKTS - LASOK

Tehniška varnost

doc.dr. Boris Jerman, univ.dipl.inž.str.

Predavanja – 4. del

TEORIJA ZAŠČITE

1. Zaščita delovnih sredstev

2. Dejavniki, ki vplivajo na izbor in učinkovitost varnostnih naprav za stroje

3. Tipične nevarnosti pri strojih

4. Ocena tveganja, zmanjševanje tveganja in izbor varnostnih naprav

Kazalo podpoglavij

2

Že obdelano:

Rotacijsko gibanjeTranslatorno gibanjeKombinirana gibanjaNotranja in potencialna energija

Ostri roboviRezila in robovi orodij

• ostri robovi rezalnega orodja (padajoča rezila, rezkalna orodja, stružnični noži, rezila krožnih in tračnih žag, nožev, skalpelov, itd.);

• nevarni, ko so orodja nameščena na stroj ali pa v rokah operatorja;

• na stroju, naj bodo rezila izpostavljena samo med delovanjem ali/in le minimalna potrebna dolžina;

• prenašajo naj se le v posebnih pripravah ali z uporabo varnostnih rokavic.

3

»Igla«, ki ostane po obdelavi

• strojna obdelava naj vsebuje zaokrožanje ali posnemavanje; • če to ni možno, naj se ostri robovi odstranijo ročno s

piljenjem ali brušenjem.

Premični stroji

Motorne kosilnice za travo in žito, kombajni, itd.

4

Nevarnosti zaradi:• pogonskih mehanizmov; • pogonske gredi (npr. prenos energije s traktorja);• rezalne funkcije rezil;• izmetavanje trdnih delcev (rotirajoča rezila).

Motorne kosilnice za travo in žito, kombajni, itd.

Električne škarje za živo mejo

Nevarnosti:• ker je to ročno orodje; • ker se z njim dela tudi zelo

blizu telesa;• priključna napetost 220-

230 V.

Princip nazobčanih rezil, ki se premikajo preko nazobčane kline

Varovanje:• dvoročni vklop;• s stikali na diferenčni tok (FID).

5

Izvržena snov ali delRotirajoča rezila (že omenjeno)

• (osnovna nevarnost: nevarnost obrusitve); • izmet prahu in odbruskov;• zbiranje odbruskov – nevarnost vžiga zaradi visokih

temperatur;• nevarnost požara zaradi isker (prenosni brusilniki);• nevarnost poškodbe oči – obvezna uporaba zaščitnih očal.

Abrazivni koluti

Varjenje in gorenje plina

Nevarnosti:• poškodba oči –

obvezna uporaba ustrezno zatemnjenih zaščitnih očal;

• opekline;• strupeni plini;• vžig vnetljivih snovi

v bližini – potrebni protipožarni ukrepi.

6

Kapljevine, ki iztekajo iz cevovoda

Nevarnosti:• nevarna narava iztekajoče tekočine - pri popravilu

potrebna ustrezna zaščitna obleka; • povzročitev vlažnih tal - nevarnost zdrsa.

Plini in/ali dimi, ki iztekajo iz cevovoda

Nevarnosti:• nevarnost zaradi strupene ali vnetljive narave .

Vir: Delo/Obala.net

Delamaris, januar 2005:• remontna dela (zunanji);• uhajanje amoniaka (strupen);• delo v zaščitnih oblekah;• 40 min do ustavitve iztoka;• sproščenih 200 kg amoniaka;• nevarnost zastrupitve

(stanovalci, delavci, gasilci);• nevarnost eksplozije.

7

Para pod visokim tlakom

Nevarnosti:• opekline;• mehanske poškodbe.

Puščanje/iztekanje delovne snovi

Dodatna nevarnost:• curek pare od blizu težko opazen (kot oblak viden

šele iz določene oddaljenosti) →• prikrita (latentna) vročina pare.

Vir: 24ur.com

Jedrska elektrarna Mihama (Japonska), avgust 2004:• luknja v cevovodu povzroči uhajanje pare;• 4 smrtne žrtve;• 7 hudo opečenih;• radioaktivne snovi niso ušle v okolico;• reaktor se je samodejno ustavil;.

Ugotovitve:• cevi niso bile pregledane 28 let;• inšpekcija opozorila na pomankljivost aprila in novembra

2003 (eno leto pred nesrečo!);• zavlačevanje s pregledom cevi, ki je bil planiran v tednu,

ko je do nesreče prišlo.

8

Vir: 24ur.com

Jedrska elektrarna Mihama (Japonska), avgust 2004

Nevarne kemikalije

Nevarnosti:• strupenost;• rakotvornost (kancerogenost);• draženje kože/sluznice;• vnetljivost/eksplozivnost;• korozivnost.

9

Prah, ki se tvori med procesom

Nevarnosti:• nevarnost za zdravje (rakotvornost, draženje

kože/sluznice);• vnetljivost/eksplozivnost;• najnevarnejši zelo drobni delci (kovinski ali organski).

Potrebno je: • odzračevanje ali odsesavanje• čiščenje.

Dim

Dim je mešanica plinov, vodne pare in trdnih delcev.

Nevarnosti:• nevarne snovi, ki bi lahko ušle v ozračje;• nevarne snovi, ki nastajajo med delovnim procesom

(kolofonija pri spajkanju, dušikovi oksidi NOx pri varjenju, ...) .

Potrebno je: • ustrezno odsesavanje.

10

Nevarnosti:• neopaznost električnega potenciala;• električni udar (zastoj delovanja srca, opekline);• pojavljanje spazem (nehotno delovanje mišic, krči);• padci itd. zaradi električnega udara (strah, spazme);• požari zaradi preobremenjenih električnih vodnikov;• eksplozivno sproščanje energije ob kratkih stikih;• mehanske poškodbe.

Elektrika

Varnostni ukrepi:• izolacija električnih vodnikov;• zaščita neizoliranih delov z ustreznimi omaricami z

varnostno napravo;• napajanje ročnih delovnih strojev z ~230V, mora biti

zaščiteno z varnostnimi stikali na diferenčni tok (FID).

11

Varovanje:• s stikali na diferenčni tok (FID stikala);• za zaščito človeka in živali pred električnim udarom;• POZOR: ne ščiti tokokroga pred kratkim stikom.

Običajna občutljivost FID stikal je 0,3 A ali 0,5 A za splošno napeljavo. Posebna

FID stikala imajo občutljivost pod 0,03 A in čas izklopa pod 30 ms. Tok pod30 mA, ki traja pod 30 ms ni smrtno nevaren tudi pri direktnem stiku.

Tok z jakostjo 50 miliamperov (0,05A) je že smrtonosen.

Delovanje stikal na diferenčni tok (FID stikala).

Vir: FKKT-OTV: Elektrotehnika in varnost -Praktikum

Normalno obratovanje: vsota tokov je nič (IL1+IL2+IL3+IN= 0). Okvara: • steče okvarni (diferenčni) tok (mimo tokovnega zaščitnega stikala);• nastane tokovna nesimetrija, ki magneti jedro diferenčnega transformatorja;• v sekundarnem navitju se inducira napetost;

• zadostni diferenčni tok I∆ povzroči izklop stikala (v času ~30ms).

12

Nevarnosti ekstremnih temperatur:• poslabšana nosilnost gradiv in konstrukcije (nevarnost porušitve);• temperaturne deformacije (zmanjšana funkcionalnost).

TemperaturaVpliv na konstrukcijo stroja

Ukrepi:• primerno konstruiranje stroja;• povečana pogostnost pregledov.

Nevarnosti ekstremnih temperatur:• neopaznost lokalnih virov toplote (varjenje, trdo

spajkanje, zaradi proizvodnega procesa segreti deli). (Velika koncentracija toplotne energije v raznih napravah kot so kupolke, plavži, raztaljena kovina itd., že sama učinkovito opozarja na nevarnost.);

• nevarnost ekstremno nizkih temperatur.

Vpliv na človeka

Ukrepi:• toplotna izolacija nevarnih delov;• omejitev dostopa (varovala, ograje);• opozorilni napisi in znaki.

Posledice ekstremno visokih in nizkih temperatur so opekline/ozebline.

13

Hrup

Hrup je nazaželjen zvok.

Hrup je zvok, ki v naravnem ali življenskem okolju vzbuja nemir, moti človeka in škoduje njegovemu zdravju in počutju ali škodljivo vpliva na okolje.

Zvók je drugače človeku zaželjena in koristna informacija.

Zvók je mehansko valovanje. V kapljevinah in plinih je zvok vedno vzdolžno valovanje, v trdninah pa tudi prečno.

Hrup

Zvok se opredeli s frekvenco (��višina tona) in amplitudo (��glasnost) zvočnega tlaka.

Zvok v ožjem pomenu: zvočno valovanje s frekvencami v slišnem območju človeškega ušesa (0,02 kHz in 20 kHz). Zvok z nižjimi frekvencami je infrazvok, z višjimi pa ultrazvok.

Sluhovod se akustično obnaša kot resonator, zato je uho bolj občutljivo za tiste frekvence, pri katerih pride v sluhovodu do resonance (med 3 kHz in 12 kHz).

14

HrupZelo visoke in zelo nizke frekvence (tone) človeško uho sliši slabše oz. jih pri sprejemu v ušesu oslabi, kar je posledica evolucije človeškega ušesa.

Ocenitev zvoka, ki to subjektivno lastnost človeškega ušesa upošteva, imenujemo "ocenitev

po krivulji A ( audio )", izraženo v enotah dB(A). Krvulja A je definirana tudi v IEC 61672:2003.

Ocenitev po krivulji dB(A), nam tako poda skupno raven sprejetega zvoka, z zbirom vseh, v tem zvočnem viru prisotnih frekvenc.

Slika: Wikipedia, the free encyclopedia. A-weighting. 12.03.2010 z: http://en.wikipedia.org/wiki/A-weighting;

Besedilo: Zvok, Hrup in Ljudje. 12.03.2010 z: http://www.decibel.si/hrup_1.htm

HrupSlišno frekvenčno področje se s starostjo človeka zožuje, vendar pri neokvarjenem sluhu človek še vedno zaznava vse frekvence v zvočnem spektru. Pri dolgotrajni in prekomerni izpostavljenosti hrupu, pa uho določenih frekvenc (tonov) ni sposobno več zaznati, nastopi okvara

sluha, ki je trajna in je ni mogoče več popraviti.

Zvok v človekovem naravnem in življenjskem okolju sestoji iz množice zvokov različnih frekvenc. S pomočjo filtrov lahko merjeni zvok analiziramo po določenih frekvenčnih pasovih.

Za isti vir hrupa, merjen v različnih okoljih, dobimo različne vrednosti zvočnega tlaka. Vzrok je v različnih vrednostih zvočne absorpcije prostorov. Iz zvočnega tlaka in korekcije, ki upošteva absorpcijo prostora ocenimo zvočno moč (Lw = energija ki jo vir odda v časovni enoti), ki je od prostora neodvisen (primerljiv) podatek. Zvočna moč je zato izhodišče za vse nadaljnje akustične izračune.

15

Hrup

Jákost zvóka j je fizikalna količina, določena kot gostota

energijskega toka zvočnega valovanja (ISO enota: W/m²).

Za zvočno raven L je izbrana logaritemska skala. Osnovna ISO enota je Bell [B] po Alexandru Grahamu Bellu.

Pretvarjanje med zvočno ravnjo (dB) in jakostjo zvoka (W/m2):

j0 = 10-12 Wm-2, referenčna jakost je jakost zvoka na meji slišnosti (načeloma odvisno od človeka in od frekvence)

L=10*log(j/j0) j=j0 * 10(L/10)

HrupPretvarjanje:

L=10*log(j/j0) j=j0 * 10(L/10)

16

HrupPretvarjanje:

Iz tabele je razvidno,

da:

• razlika 3 dB pomeni

povečanje

(zmanjšanje) jakosti

za faktor ∼2;

• razlika 5 dB za

faktor ∼3;

• razlika 10 dB za

faktor 10!

L j Razmerje* Razmerje* Razmerje* Razmerje*

dB W/m2 DDDD=1 dB DDDD=3 dB DDDD=5 dB DDDD=10 dB

75 3,162E-05

76 3,981E-05 1,259

77 5,012E-05 1,259

78 6,310E-05 1,259 1,995

79 7,943E-05 1,259

80 1,000E-04 1,259 3,162

81 1,259E-04 1,259 1,995

82 1,585E-04 1,259

83 1,995E-04 1,259

84 2,512E-04 1,259 1,995

85 3,162E-04 1,259 3,162 10,000

86 3,981E-04 1,259

87 5,012E-04 1,259 1,995

88 6,310E-04 1,259

89 7,943E-04 1,259

90 1,000E-03 1,259 1,995 3,162

* ... razmerje med jakostjo pri neki ravni in pri DDDD manjši ravni.

Hrup

Vir: http://www.decibel.si/hrup.htm

j = 1 Wm-2, L = 10 log 1012 = 120 dB bolečina

j = 10-3 Wm-2, L = 10 log 109 = 90 dBvlak

j = 10-4 Wm-2, L = 80 dB kričanje (jakost∼30-krat večja od pogovora)

j = 3.2 10-6 Wm-2, L = 65 dB pogovor

j = 10-11 Wm-2, L = 10 log 10 = 10 dB šelestenje listja

j = 10-12 Wm-2, L = 10 log 100 = 0 dBmeja slišnosti

Vir: http://sl.wikipedia.org/

17

Hrup

Poleg jakosti hrupa, na njegovo nevarnost vplivajo še drugi dejavniki, kot so:• impulznost hrupa. To je lastnost, da nivo hrupa ni konstanten, temveč se občasno

sunkovito poveča, zaradi npr. udarca kovaškega kladiva, zaradi električnega obloka, zaradi padca jeklene pločevine po razrezu, itd.;

• frekvenca zvokov, ki sestavljajo hrup. Različne frekvence pri enaki jakosti različno škodijo sluhu;

• časovna shema obremenitve s hrupom. Kako pogosto in za koliko časa prihaja do hrupa;

• izpostavljenost nekaterim kemikalijam dodatno povečuje tveganje za okvare sluha;• interferenca med hrupom in opozorilnimi znaki in/ali pogovorom;• dodatni stres, ki ga povzroča hrup.

Še nekateri podatki o hrupou (http//agency.osha.eu.int):• povpračna raven hrupa v vrtcih: 85 dB;• dirigent med izvajanjem Labodjega jezera: 88 dB;• vozniki tovornjakov: do 89 dB;• osebje v nočnih klubih: do 100 dB;• hrup na ffarmah prašičev: do 115 dB.

Nevarnosti:• trajna izguba sluha;• zvonenje, šumenje v ušesih;• utrujenost, stres, itd.;• drugi učinki, kot sta izguba ravnotežja in izguba zavesti;• interferenca z govorno komunikacijo in zvočnimi signali• zelo nizke frekvence povzročajo neopazna nihanja v notranjih organih�

po daljšem času zdravstvene okvare.

HrupHrup se pojavlja na delovnih mestih v:• predelovalni in drugi industriji;• gradbeništvu;• klicnih centrih;• vzgojno-izobraževalnih ustanovah;• orkestrih in zborih;• gostinskih lokalih in diskotekah;• itd.

18

HrupUkrepi v industriji:• pri konstruiranju delovnih priprav in naprav: izogibanje stikov

kovina na kovino, dušenje zvoka pri izstopu zraka, uporaba zvočne izolacije itd.;

• nivo hrupa, je potrebno izmeriti in kupca/uporabnika obvestiti;• hrupnost stroja se mora oceniti tudi, ko je stroj v celoti

sestavljen in postavljen na končno delovno mesto.

Nevarnosti: • (že naštete – točka 4.6);• vibracijski sindrom zapestja in rok (HAVS = Hand-arm

vibration syndrome) najpogosteje kot beli prsti;• povzročajo ga vibracije med 2 Hz in 1500 Hz, ki vplivajo na

zožitev krvnih žil.

Nihanja in vibracije

Ukrepi:• protivibracijski držaji oz. pridrževalne naprave.

19

Nevarnosti (že naštete – točka 4.9): • fiziološki učinki;• psihofiziološki učinki;• nevarnost človeške napake.

Ponavljajoči se gibi

Ukrepi:• uporaba opreme, ki zmanjša št. ponavljajočih se gibov, • ki zmanjša potrebno silo za izvedbo gibov.

Primeri:• tipkanje; • knjigoveštvo;• skubljenje perjadi.

SevanjaSevanje je širjenje energije s pomočjo elektromagnetnih valovanj različnih valovnih dolžin in s tem različnih energij, ki jih nosijo njihovi delci - fotoni.

Ionizirajoča sevanja

20

Ionizirno (ionizirajoče) sevanje

je sevanje, čigar energija je dovolj velika, da izbije elektron iz atoma in ga ionizira. To pomeni poškodbo materiala, še posebno živega tkiva, kjer lahko:• poškoduje celice človeškega telesa;• zavira nastajanje krvnih celic.

Taka sevanja so: radioaktivna sevanja

(alfa in beta delci, gama žarki, nevtroni,

...) in rentgensko sevanje. Valovne dolžine so pod 10-8 m (10 nm) in frekvence nad 1017 Hz (1014 kHz).

Mednarodni simbol za nevarnost ionizirajočega sevanja

Vir: http://sl.wikipedia.org/

Ionizirno (ionizirajoče) sevanje - ukrepi

• stroji, ki uporabljajo X žarke (generirane z električno energijo), morajo biti taki, da se jih lahko izključi, kadar sevanje ni potrebno. Zavarovani morajo biti z ustreznimi zasloni;

• vir ionizirajočega sevanja, ki se uporablja v industrijske namene, mora biti zaprt v namensko oblikovan vsebnik, ki se ga lahko v času, ko stroj ni v uporabi, odstrani in shrani na varnem mestu;

• radioaktivni viri, ki oddajajo izredno majhno količino sevanja (npr. pri anti-statičnih napravah in javljalniki požara), morajo biti popolnoma zaprt in kot taki ne smejo potrebovati nobene dodatne zaščite ali vzdrževanja.

21

Ionizirno (ionizirajoče) sevanje - merjenje izpostavljenosti

• izpostavljenost različnim vrstam sevanja � različne posledice;• faktor biološkega učinka: 1 za roentgensko sevanje, ter beta in gama

žarke; 3 za počasne nevtrone; 10 za alfa žarke in hitre nevtrone; 20 za težke ione;

• merjenje sevanja z ekvivalentno dozo;• ekvivalentna doza = energija roentgenskeg sevanja na enoto mase

obsevane snovi, ki bi v biološkem tkivu pustila enake posledice, kot jih je pustila dejanska energija na enoto mase obsevane snovi opazovanega ionizirnega sevanja = roentgenski ekvivalent

dejanskega sevanja:

ekvival.doza = dejanska energija/maso x faktor biološkega učinka

• enota za ekvivalentno dozo sevanja je Sievert (Sv=J/kg).

Ionizirno (ionizirajoče) sevanje - posledice

• čas med trenutnim obsevanjem in pojavom učinkov je nekaj

ur pri dozi pribl. 0.1 Sv, do nekaj minut pri dozi okoli 10 Sv;• lestvica učinkov pri trenutnem obsevanju je:

Ekvival. doza (Sv)

Posledice obsevanja

0 do 0.5 Ni izrazitih učinkov, spremembe v krvni sliki.

pribl. 1 V 5% do 10% se v prvem dnevu pojavi slabost.

pribl. 2 V 50% v prvem dnevu slabost in bruhanje.

pribl. 3 Že okoli 20% smrtnih primerov v prvih 2-6 tednih.

4 do 5 50% smrtnost, okrevanje preživelih pol leta.

10 Slabost, drhtenje po nekaj urah. Preživelih ni.

50 Trenutna onesposobljenost. Preživelih ni.

22

Neionizirna (neionizirajoča) sevanja

so vsa tista sevanja, ki nimajo dovolj energije, da bi ionizirala atome.

Taka sevanja so: ultravijolična/vidna/infrardeča svetloba,

radijski/mikrovalovi,... Valovne dolžine so od med 10-9 m in 105 m ter frekvence od 1000 Hz do 1017 Hz.

Neionizirajoča sevanja – uporaba in nevarnosti

• Ultravijolična svetloba * za sušenje tiskarskega črnila, pri površinski obdelavi kovin * kožni rak, siva mrena * Oblika stroja mora popolnoma zapreti vir ultravijoličnega sevanja in zagotoviti, da to sevanje nikjer ne uhaja v okolico.

• Vidna svetloba * izredno močan vir poškoduje oko, drugačne nevarnosti (glej nadaljevanje).

• Infrardeča svetloba * varnostni in kontrolni nameni * je nenevarna, razen pri največjih valovnih dolžinah.

• Radijske frekvence * pri induktivnem gretju, pri mikrovalovnih pečicah * notranje segrevanje telesnih tkiv * Stroji in oprema, ki uporabljajo to tehnologijo morajo biti v celoti obdani z usteznimi ščiti ter biti zanesljivo ozemljeni.

23

Neionizirajoče sevanje – VIDNA SVETLOBA

Nevarnosti:• Bleščanje slabo postavljenega svetlobnega vira ovira pogled

operatorja na delo (dvigala-premikanje tovora).• Migetanje (utripanje) svetlobe zaradi premikajočih se ali

vrtečih se delov strojev (zmanjšuje koncentracijo ter povzroča glavobole in migrene).

• Sence preprečujejo jasen pogled na delovna področja. Konstrukcija in postavitev stroja mora zagotoviti, da ni senc.

• Stroboskopski efekti se pojavijo takrat, ko se npr. reže v rotirajočih kolesih pojavljajo z enako frekvenco, kot jo ima utripanje svetlobe. Pojav občutka, da strojni del miruje, čeprav se še vedno vrti. Rešitev: uporabo žarnic na žarilno nitko ali pa z vezavo sosednjih fluoroscentnih žarnic na električne vire, katerih nihanja niso v fazi.

Za učinkovito in varno uporabo strojev je potrebno zagotoviti ustrezno razsvetljavo, ki naj vključuje tudi razsvetljavo za primer nevarnosti.

MešanoOstala oprema, ki lahko povzroči nevarnost vsebuje tudi:(a) Uporaba visokotlačnega vodnega curka: za rezanje, začiščenje kovin in tlakov. Ročna oprema mora imeti dvoročni vklopvodnega curka. Vodni curek, ki je del stroja za rezanje, mora bitiobdan z ustreznimi varovali.

(b) Uporaba motorjev z notranjim zgorevanjem v zaprtihprostorih kamor lahko vstopajo ljudje. Motorji porabljajo kisik inoddajajo strupeni ogljikov monoksid, ki je težji od zraka. Je brezbarve in vonja, zato ga je nemogoče zaznati, kar je lahko usodno.

Take uporabe se je potrebno izogibati, če pa je neizogibna, jepotrebno poskrbeti za obilno prezračevanje.