Показатели звукового поля некоторых источников шума

Звуковое давление, Па	Уровень звукового давления, дБ	Источник шума, расстояние до него
		Старт баллистической ракеты, 100м
		Взлет реактивного самолета, 15м
		Штамповочный цех
		Отбойный молоток, 1м
0,2		Автомобиль, 7м
0,02		Обычная речь, 1м
0,002		Читальный зал
0,0002		Шепот, 1м

Величину уровня интенсивности применяют при акустических расчетах, а уровня звукового давления - для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.

В таблице 3.4 показаны звуковое давление и его уровни, создаваемые характерными источниками шума.

Вредное воздействие шума зависит от длительности нахождения человека в неблагоприятных в акустическом отношении условиях, которое характеризуется понятием доза шума(Па²·ч)– интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени:

(3.15)

Допустимая доза шума:

(3.16)

где Р_{А доп} - допустимое давление (по шкале А), Па; Т_рд - продолжительность действия шума, ч.

Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 устанавливают допустимые уровни шума в жилых и общественных зданиях. Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в ГОСТ 12.1.003-83 и СанПиН 2.2.4 548-96.

Инфразвук (ИЗ) — область акустических колебаний с частотой ниже 20 Гц (нижняя граница слухового восприятия человека). В условиях производства инфразвук (ИЗ), как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев — с низкочастотной вибрацией.

Инфразвуковые колебания возникают в разнообразных условиях и могут быть обусловлены как природными явлениями, так и работой различных машин и механизмов. Существует множество природных источников инфразвука: извержение вулканов, смерчи, штормы. Перед землетрясением люди и животные испытывают беспокойство.

Основными источниками инфразвука на производстве являются двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, вентиляторы, поршневые компрессоры; машины, работающие с числом работающих циклов менее 20 в секунду.

При воздействии ИЗ могут проявиться психофизиологические реакции в форме повышения тревожности, эмоциональной неустойчивости и неуверенности в себе, возникают головные боли, осязаемое движение барабанных перепонок, вибрации внутренних органов, появление чувства страха, нарушение функции вестибулярного аппарата и т.д.

Установлен аддитивный эффект действия инфразвука и низкочастотного шума. Надо отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров.

Можно выделить две наиболее опасные зоны влияния инфразвука, определяемые его уровнем и временем воздействия. Первая зона - смертельное воздействие при уровнях, превышающих 185дБ, и экспозиции свыше 10 мин. Вторая зона - уровни от 145дБ до 185 дБ - вызывает опасные для человека неприятные субъективные ощущения и функциональные изменения: нарушения в ЦНС, сердечнососудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Действие инфразвука с уровнями ниже 120дБ, как правило не приводит к каким либо значительным последствиям.

Гигиеническая регламентация инфразвукапроизводится по СН 2.2.4/2.1.8.583—96, которые задают предельно допустимые уровни звукового давления (УЗД) на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки. Общий уровень звукового давления для работ различной степени тяжести не должен превышать 100 дБ, для работ различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности не более 95 дБ, на территории жилой застройки — 90 дБ, в помещениях и общественных зданиях — 75 дБ.

По физической сущности ультразвук (УЗ) не отличается от слышимого звука. Однако в отличие от шума УЗ характеризуется большими значениями интенсивности (до сотен ватт на квадратный метр). Он обладает значительно более короткими длинами волн, которые легче фокусировать и соответственно получать более узкое и направленное излучение, т. е. сосредотачивать всю энергию УЗ в нужном направлении и концентрировать в небольшом объеме. Частотный диапазон УЗ способствует большему затуханию колебаний из-за перехода энергии УЗ в теплоту.

По частотному спектру ультразвук делится на:

— низкочастотный УЗ, колебания от 1,12·10⁴ - 1,0·10⁵ Гц, распространяется воздушным и контактным путем.

— высокочастотный УЗ, колебания от 1,0·10⁵ - 1,0·10⁹ Гц, контактным путем.

Биологический эффект воздействия УЗ на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, на которую действует УЗ. Длительное систематическое действие УЗ, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечнососудистой и эндокринной систем, снижение слуха, нарушение терморегуляции и обмена веществ, а также изменения свойств и состава крови, артериального давления. Появляются жалобы на утомление, головные боли.

Контактное воздействие высокочастотного УЗ на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, изменениям костной структуры с разрежением плотности костной ткани. Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки.

ГОСТ 12.1.001-89 и ГН 2.2.4.582—96 устанавливают гигиенической характеристикой воздушного УЗ на рабочих местах уровни звукового давления (УЗД), дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 12,5 до 110 кГц. Нормируются логарифмические уровни звукового давления в октавных полосах. Характеристикой контактного УЗ является пиковое значение виброскорости или логарифмический уровень виброскорости.

Статическое электричество

Основная опасность, создаваемая электризацией различных материалов, состоит в возможности искрового разряда, как с диэлектрической наэлектризованной поверхности, так и с изолированного проводящего объекта.

Разряд статического электричества возникает когда напряженность электрического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха эта величина составляет примерно 30 кВ/м.

Воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического электричества произойдет, если выделяющаяся в разряде энергия будет больше энергии, воспламеняющей горючую смесь, или, в общем случае, выше минимальной энергии зажигания горючей смеси.

Электростатическая искробезопасность объекта достигается при выполнении условия:

(3.17)

где W_p - максимальная энергия разрядов, которые могут возникнуть внутри объекта или на его поверхности, (Дж); К - коэффициент безопасности, выбираемый из условий допустимой вероятности зажигания (К < 0,1); W_min - минимальная энергия зажигания веществ и материалов, (Дж).

Энергия, выделяемая в искровом разряде с заряженной проводящей поверхности:

(3.18)

где С - электрическая емкость проводящего объекта относительно земли, Ф; φ - потенциал заряженной поверхности относительно земли, В.

Электростатическая искробезопасность объектов обеспечивается снижением электростатической искробезопасности объектов (снижением W_p), а также снижением чувствительности объектов, окружающей и проникающей в них среды к зажигающему воздействию статического электричества (увеличением W_min).

Энергию разряда с заряженной диэлектрической поверхностью можно определить только экспериментально.

Минимальная энергия зажигания горючих смесей зависит от природы веществ и также определяется экспериментально.

В ряде случаев статическая электризация тела человека и последующие разряды с человека на землю или заземленное производственное оборудование, а также электрический разряд с незаземленного объекта через тело человека на землю могут вызвать нежелательные болевые и нервные ощущения и быть причиной непроизвольного резкого движения человека, в результате которого человек может получить ту или иную механическую травму.

Электрический ток

Действие электрического тока на человека носит многообразный характер. Значительную опасность представляют электрические сети для людей, оказавшихся в условиях непосредственного контакта с ними.

Опасность поражения человека электрическим током определяется прежде всего величиной тока, протекающего через тело человека, зависит от напряжения прикосновения U_пр и сопротивления тела человека R_ч.

(3.19)

Снизить ток можно либо за счет снижения напряжения прикосновения, либо за счет увеличения сопротивления тела человека, например при применении средств индивидуальной защиты СИЗ.

Прохождение тока может вызвать у человека раздражение и повреждение различных органов. Электрический ток оказывает действие на нервные клетки, кровеносные сосуды и кровь, а также на сердце, головной мозг, органы дыхания и т.д.

Факторы, влияющие на исход поражения током представлены на рисунке 3.4.

Минимальная величина тока, при котором возникает судорожное сокращение мышц, называется пороговым неотпускающим током. Его значение для переменного тока частотой 50 Гц лежит в пределах 6-16 мА. Дальнейший рост переменного тока частотой 50 Гц сопровождается следующими воздействиями:

- 20-25 мА - паралич рук, дыхание затруднено;

- 50-80 мА - паралич дыхания;

- 90-100 мА - фибрилляция сердца;

≥ 300 мА - паралич сердца.

Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током

Сопротивление тела человека

Значение тока, проходящего через тело

Напряжение, приложенное к телу

Продолжительность прохождения тока

Путь прохождения тока

Род и частота тока

Индивидуальные свойства человека

Параметры окружающей среды

Рис. 3.3 -Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током

Влияние частоты и рода тока на исход поражения. Биологическая ткань реагирует на электрическое раздражение, только в момент возрастания или убывания тока.

Постоянный ток как не изменяющийся во времени по величине и напряжению, ощущается только в моменты включения и отключения от источника. Обычно его действие тепловое (при длительном включении). При больших напряжениях он может вызывать электролиз ткани и крови. По мнению многих исследователей, постоянный ток напряжением до 500 В менее опасен, чем переменный ток того же напряжения. Наибольшую опасность представляет ток частотой 50 Гц. Рост и уменьшение частоты снижают опасность его воздействия.

Практикой и опытами установлено, что путь прохождения тока в теле человека играет существенную роль в исходе поражения. Так, если на пути тока оказываются жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозг, то опасность поражения весьма велика, поскольку ток воздействует непосредственно на эти органы. Если же ток проходит иными путями, то воздействие его на жизненно важные органы может быть лишь рефлекторным, а не непосредственным. При этом опасность тяжелого поражения хотя и сохраняется, но вероятность ее резко снижается. Кроме того, поскольку путь тока определяется местом приложения токоведущих частей (электродов) к телу пострадавшего, влияние его на исход поражения проявляется еще и потому, что сопротивление кожи на разных участках тела различно.

Возможных путей тока в теле человека, которые именуются также петлями тока, очень много. Однако характерными, обычно встречающимися в практике, являются не более 15 петель. Наиболее опасными являются петли “голова – руки”; “голова – ноги”, когда ток может проходить через головной и спинной мозг. К счастью, эти петли возникают относительно редко. Следующим по опасности являетсяпуть “правая рука – ноги”, который по частоте возникновения занимает второе место. Наименее опасным является путь “нога – нога”, который именуется нижней петлей и возникает при воздействии на человек так называемого напряжения шага.

Сопротивление тела человека – величина нелинейная, зависящая от многих факторов: сопротивления кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т. д.); от величины тока и приложенного напряжения; площади электродов, от длительности протекания тока, физиологических факторов. Для анализа травматизма сопротивление кожи человека принимают R_Ч = 1000 Ом.

С ростом тока, проходящего через человека, его сопротивление уменьшается, т. к. при этом увеличивается нагрев кожи и растет потоотделение. По этой же причине снижается R_Ч с увеличением длительности протекания тока. Чем выше приложенное напряжение, тем больше ток человека l_Ч, тем быстрее снижается сопротивление кожи человека.

Большинство специалистов и исследователей в области электробезопасности указывают на следующие действия, которые производит электрический ток, проходя через организм человека:

- термическое действие – проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высоких температур внутренних тканей человека, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства;

- электролитическое действие – проявляется в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что вызывает значительные нарушения их физико-химического состава;

- механическое действие – приводит к разрыву тканей и переломам костей;

- биологическое действие - проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей в организме, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, присущих нормально действующему организму; с биологической точки зрения исход поражения человека электрическим током может быть следствием тех физиологических реакций, которыми ткани отвечают на протекание через них электрического тока.

В физиологическом смысле действие электрического тока является экзогенным,то есть обусловленным факторами внешней среды. Реакции, происходящие при возникновении электрической цепи через тело человека, бывают различными, начиная от легкого раздражения и локальной судороги, кончая летальным исходом. Подобно любому другому физическому раздражителю электрический ток действует не только местно, повреждая ткани, но и рефлекторно (действия, вызванные реакцией нервной системы в ответ на раздражение электрическим током).

Электротравмы условно делятся на местные и общие. К общим (травмы, связанные с поражением всего организма из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем человека) относят электрический удар, при котором процесс возбуждения различных групп мышц может привести к судорогам, остановке дыхания и сердечной деятельности. Остановка сердца связана с фибрилляцией — хаотическим сокращением отдельных волокон сердечной мышцы (фибрилл). К местным (ярко выраженные местные нарушения целостности тканей, местные повреждения организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги) травмам относят ожоги, металлизацию кожи, механические повреждения, электрические знаки, электроофтальмию.

Опасность поражения человека электрическим током возникает вследствие:

- напряжения шага, равного напряжению между точками земли, обусловленному растеканием тока замыкания на землю, при одновременном касании их ногами человека. Поле потенциалов на поверхности земли может возникнуть, например, при замыкании провода на землю, в результате его обрыва, при стекании тока с заземлителя и др.

Напряжение шага даже небольшого значения (50 – 80 В) вызывает непроизвольные судорожные сокращения мышц ноги как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека напряжения шага и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам. Поскольку в таком положении человек касается одновременно точек земли, удаленных одна от другой на расстояние, превышающее длину шага, напряжение, действующее на него, оказывается, как правило, большим, чем напряжение шага. В результате создается реальная угроза смертельного поражения током.

Значение напряжения шага U_ш определяется по формуле

, (3.20)

где φ₃ — потенциал в точке касания проводом земли; r —радиус проводника; а — расчетная длина шага, равная 0,8 м; х — расстояние от центра проводника (заземлителя) до ближней к заземлителю ноги человека.

- прикосновения к неизолированным токоведущим частям, когда человек одновременно находится в контакте с потенциалом земли или другой токоведущей частью иного потенциала (прямое прикосновение), или прикосновения к части электрического оборудования , которая находится под напряжением, вследствие повреждения изоляции, когда человек находится в контакте с потенциалом земли или другой токопроводящей частью оборудования иного потенциала (косвенное прикосновение).

Опасность поражения человека электрическим током зависит от состояния и вида помещения, где применяются электрические сети и электроустановки.Все помещения подразделяются по степени опасности на три класса: без повышенной опасности, повышенной опасности, особо опасные.

Помещения без повышенной опасности — это сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими (например, деревянными) полами, т. е. в которых отсутствуют условия, свойственные помещениям с повышенной опасностью и особо опасным.

Помещения повышенной опасности характеризуются наличием одного из следующих пяти условий, создающих повышенную опасность:

— сырости, когда относительная влажность воздуха длительно превышает 70 %; такие помещения называют сырыми;

— высокой температуры, когда температура воздуха длительно (свыше суток) превышает + 30 °С; такие помещения называются жаркими;

— токопроводящей пыли, когда по условиям производства в помещениях выделяется токопроводящая технологическая пыль (например, угольная, металлическая и т. п.) в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает внутрь машин, аппаратов и т. п.; такие помещения называются пыльными с токопроводящей пылью;

— токопроводящих полов — металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п.;

— возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой.

Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из следующих трех условий, создающих особую опасность:

— особой сырости, когда относительная влажность воздуха близка к 100 % (стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой); такие помещения называются особо сырыми;

— химически активной или органической среды, т. е. помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образующие отложения или плесень, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования; такие помещения называются помещениями с химически активной или органической средой;

— одновременного наличия двух и более условий, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

Кроме того, опасными, с точки зрения возможности поражения электрическим током могут быть работы, проводимые на территориях размещения наружных электроустановок, которые по опасности поражения приравниваются к особо опасным помещениям.

Разработка защитных мероприятий проводится согласно действующим правилам устройства электроустановок (ПУЭ).