Modelowanie numeryczne wymiany ciepła między człowiekiem w barierowej odzieży ochronnej a otoczeniem. Cz. I
Między człowiekiem a otoczeniem zachodzi ciągła wymiana ciepła. Jej wielkość zależy od takich parametrów otoczenia, jak: temperatura powietrza, prędkość ruchu powietrza czy ciśnienie pary wodnej. Aby organizm działał prawidłowo, niezbędne jest utrzymanie stałej ciepłoty ciała (homeotermii). Częściowo organizm jest w stanie sam wytwarzać lub odprowadzać potrzebne ciepło, jednak mogą zaistnieć takie warunki, w których termoregulacja organizmu zawodzi i wówczas dochodzi do zmiany temperatury wewnętrznej ciała. Aby temperatura wewnętrzna w organizmie pozostawała na stałym poziomie, musi być spełniony warunek równowagi między produkcją a utratą ciepła do otoczenia. Warunek ten przedstawia równanie bilansu cieplnego [1]: Modelowanie numeryczne wymiany ciepła między człowiekiem w barierowej odzieży ochronnej a otoczeniem. Cz. I Grażyna Bartkowiak , Anna Pabich Przegląd - WOS 9/2010 31 TECHNOLOGIE M - W = C res + E res + K+ C+ R + E + S (1) gdzie: M - metabolizm, W - obciążenie pracą, C res - wymiana ciepła poprzez układ oddechowy przez konwekcję, E res - wymiana ciepła poprzez układ oddechowy przez parowanie, K - wymiana ciepła przez skórę i odzież na drodze przewodzenia (zaniedbywana), C - wymiana ciepła przez skórę i odzież na drodze konwekcji, R - wymiana ciepła przez skórę i odzież na drodze promieniowania, E - wymiana ciepła na drodze parowania potu, S - akumulacja ciepła. Warunek utrzymania stałej ciepłoty ciała oznacza więc, że koniecznie staje się ograniczenie czasu przebywania człowieka w gorącym, bądź zimnym środowisku. Granice tolerancji niekorzystnego wpływu na organizm człowieka gorącego środowiska i pracy wykonywanej w takich warunkach wyznaczyć można dzięki m.in. temperaturze wewnętrznej ciała. Istotne jest również uwzględnienie stosowanej odzieży, która stanowi barierę pomiędzy powierzchnią skóry a otoczeniem i wpływa na wymianę ciepła czy odparowywanie wydzielonego potu. Często okazuje się bowiem, iż pomimo [...]
Modelowanie numeryczne wymiany ciepła między człowiekiem w barierowej odzieży ochronnej a otoczeniem. Cz. II
5. Analiza wpływu rodzaju zastosowanej odzieży ochronnej i wariantów klimatycznych na parametry fizjologiczne człowieka pracującego w barierowej odzieży ochronnej przy wykorzystaniu numerycznego modelu symulującego zjawiska wymiany ciepła Opracowany model symulacji zjawiska wymiany ciepła daje bardzo duże możliwości analizy wpływu zmiennych, a więc: rodzaju odzieży barierowej z możliwością odprowadzania potu lub nie, poziomów metabolizmu i wydatku energetycznego, warunków mikroklimatu na zewnątrz odzieży, na parametry użytkownika odzieży barierowej związane z jego stanem cieplnym, tj. na temperaturę wewnętrzną, temperaturę skóry, utratę wody przez organizm. Model ten ma charakter otwarty i daje możliwości weryfikowania wprowadzonych danych bądź rozszerzania jego aplikacji. Dane uzyskane za pomocą modelu można przedstawiać w postaci tabelarycznej lub wykresów w funkcji czasu, w wybranych odcinkach czasu. Na przedstawionych niżej wykresach pokazano przykładowe możliwości wykorzystania modelu w celu symulowania wpływu rodzaju odzieży, wysiłku i zróżnicowanych p[...]
Analiza wpływu materiału bielizny na właściwości ochronne zestawu odzieży chroniącej przed czynnikami gorącymi DOI:10.15199/60.2018.03.2
1. Wprowadzenie
W środowisku pracy, w którym pracownik narażony jest na
działanie czynników gorących konieczne i wymagane jest stosowanie
odzieży ochronnej. Dobór materiałów w odzieży ochronnej
i konstrukcja odzieży zależą od rodzaju czynników gorących oraz
intensywności ich działania. W zakresie wymagań dla odzieży
ochronnej obowiązuje kilka norm europejskich zharmonizowanych
z dyrektywą 89/686/EWG [5], dotyczącą środków ochrony
indywidualnej. Właściwości ochronne odzieży chroniącej przed
czynnikami gorącymi uzyskuje się stosując pojedyncze warstwy
materiałów, a kiedy ryzyko jest większe - materiały wielowarstwowe
lub układy materiałów. Odzież ochronna dla pracowników
przemysłu narażonych na działanie czynników gorących powinna
spełniać wymagania normy PN-EN ISO 11612:2015-11 [14]. Odzież
zgodna z tą normą powinna chronić pracowników przed krótkotrwałym
kontaktem z ogniem i przynajmniej jednym rodzajem
czynnika gorącego, takim jak ciepło konwekcyjne, promieniowanie
cieplne, czy duże rozpryski stopionego metalu.
Wymagania przedstawione powyżej dotyczą jedynie odzieży
wierzchniej, najbardziej eksponowanej na zagrożenia. Zasady
doboru odzieży ochronnej do zagrożeń występujących na stanowiskach
pracy są ściśle określone, wynikają one z poziomu zagrożeń,
do których można dobrać odzież [1]. Nie dotyczą one natomiast
odzieży spodniej noszonej pod odzieżą ochronną. Biorąc jednak
pod uwagę to, że jest ona użytkowana blisko ciała, jak również
w bliskim sąsiedztwie odzieży ochronnej, zwiększenie bezpieczeństwa
podczas narażenie na działanie czynników gorących,
a szczególnie płomienia może zapewnić odzież spodnia/bielizna
o cechach trudnopalnych.
Prowadzone badania potwierdzają, że na zapewnienie właściwej
ochrony pracownika wpływ wywiera, oprócz wierzchniej
odzieży ochronnej, również odpowiednio dobrana, noszona pod
nią odzież spodnia. Wiadomo również, że ma ona zasadniczy
wpływ na komfort cieplny użytkownika odzieży. A zatem duże
z[...]
Symulacja zabrudzeń materiałów tła odzieży ostrzegawczej Część I: Zabrudzenia suchą mieszaniną pyłową
Pracownicy służb obsługi drogowej coraz częściej są narażeni na potrącenia przez nadjeżdżające pojazdy, szczególnie w warunkach złej widoczności, wzmożonego ruchu i często ograniczonej przestrzeni. Istnieje także wiele stanowisk pracy, na których występują zagrożenia związane z uderzeniem, zgnieceniem i potrąceniem przez poruszające się maszyny i ładunki przez nie transportowane (wózki widłowe, dźwigi, suwnice, maszyny budowlane itp.) [1]. W każdym z tych przypadków skutki oddziaływania na zdrowie człowieka należą do najpoważniejszych ze względu na następstwa. Duża masa oraz energia kinetyczna transportowanych przedmiotów, poruszających się maszyn i pojazdów uniemożliwia bezpośrednie zabezpieczenie pracowników przed skutkami wypadków [2, 3]. Dlatego ważnym wymogiem staje się podniesien[...]
Symulacja zabrudzeń materiałów tła odzieży ostrzegawczej Część II: zabrudzenia zawiesiną mieszaniny pyłów w oleju syntetycznym
W pierwszej części artykułu ("PWOS" 5/2009) opisano adaptację stanowiska badawczego do potrzeb prowadzenia metody laboratoryjnego nanoszenia na materiały tła odzieży ostrzegawczej zabrudzenia suchą mieszaniną pyłową. Przeprowadzono badania fotometryczne materiałów tła odzieży ostrzegawczej (tkanin i dzianin) o barwie żółtej i pomarańczowej: nowych i po zabrudzeniu materiałami sypkimi. Materiały typu: piasek, cement, cząstki pyłów organicznych pochodzenia ziemnego, itp. w procesie prania wodnego mają charakter zabrudzeń łatwo usuwalnych, w przeciwieństwie do zabrudzeń ropopochodnych.Ze względu na fakt, iż użytkownik odzieży ostrzegawczej może mieć na codzień do czynienia z różnymi środkami brudzącymi (w tym również ropopochodnymi) w drugim etapie badań starano się zasymulować zabrudzenia [...]
Zmiana koloru materiałów tła odzieży ostrzegawczej na skutek naświetlania. Cz. I
Wyróżnianie się z otoczenia użytkownika odzieży ostrzegawczej uzyskuje się poprzez efekt znacznego poziomu kontrastu między barwą odzieży a otaczającym widzialnym tłem oraz odpowiednie rozmieszczenie wystarczająco dużych powierzchni materiałów fluoroscencyjnych [2÷3, 5, 10]. Z uwagi na konieczność stosowania określonych barwników włókienniczych do osiągnięcia wybarwień materiałów odzieżowych w zakresie wymaganych wielkości fotometrycznych (określona barwa o właściwościach fluorescencyjnych) [1], najczęściej spotykane materiały tła odzieży ostrzegawczej, to materiały z przędz poliestrowych. Analiza typów odzieży ostrzegawczej stosowanej obecnie na rynku krajowym wykazuje, że w ok. 90% odzież ta jest wykonana z tkanin i dzianin. 10% materiałów stanowią dzianiny powleczone PCV lub tkaniny[...]
Zmiana koloru materiałów tła odzieży ostrzegawczej na skutek naświetlania. Cz. II
Przeprowadzone badania parametrów fotometrycznych materiałów po naświetlaniu w warunkach naturalnych pozwalają stwierdzić, że:- przebieg i kierunek zmian współrzędnych chromatyczności zachodzących w czasie naświetlania danego materiału jest po naświetlaniu identyczny dla wszystkich zastosowanych wariantów apretury,- wartości współczynników luminancji świetlnej wszystkich badanych materiałów przez cały okres naświetlania pozostały wyższe od dopuszczalnych minimalnych wartości współczynników luminancji świetlnej dla danej barwy wg PN-EN 471:2005 [6] (βmin = 0.70 dla barwy fluorescencyjnej żółtej i βmin = 0.40 dla barwy fluorescencyjnej pomarańczowej),- wartości współczynników luminancji świetlnej dzianin (Dz) z apreturą (o barwie pomarańczowej i żółtej) i tkaniny (Tk) z apreturą o[...]
Starzenie materiałów włókienniczych przeznaczonych na odzież ochronną pod wpływem promieniowania słonecznego i czynników atmosferycznych. Część Ia: Omówienie zagadnienia i metodyka badań
Materiały włókiennicze przeznaczone na odzież ochronną
należą do grupy wyrobów najbardziej narażonych na ekspozycję na
promieniowanie słoneczne oraz działanie zróżnicowanych warunków
atmosferycznych. Największy wpływ na degradację materiałów
włókienniczych ma promieniowanie słoneczne, a w szczególności
promieniowanie nadfioletowe [1, 2]. Fale świetlne stanowią pewną
niewielką część widma fal elektromagnetycznych. Obejmuje ono
fale o długościach od 380 do 770 nm. W widmie światła występują
również fale niewidzialne, z których fale krótkie (poniżej 380 nm)
nazywa się nadfioletem lub ultrafioletem, a długie (powyżej 770
nm) - podczerwienią. Widmo światła słonecznego zawiera znaczne
ilości promieniowania nadfioletowego.
Promienie nadfioletowe są w dużej mierze odpowiedzialne za
proces starzenia materiałów włóknistych, gdyż większość włókien
jest wrażliwa na ich działanie. Skutkiem tej części oddziaływania
promieniowania słonecznego oraz wilgotności jest zmiana właściwości
fizyko-chemicznych włókien. Z rozkładu energii spektralnej
promieniowania wynika, że tylko niewielka część promieni nadfioletowych
(o długościach fali poniżej 380 nm) dociera do materiału
wystawionego na działanie światła dziennego [3].
Warunkiem koniecznym procesu starzenia struktur z włók[...]
Starzenie materiałów włókienniczych przeznaczonych na odzież ochronną pod wpływem promieniowania słonecznego i czynników atmosferycznych. Część Ib: Omówienie zagadnienia i metodyka badań
Próby wytypowanych do badań materiałów zostały umieszczone
na wolnym powietrzu, na powierzchni całkowitej ok. 40 m2
i zamontowane w sposób stały, umożliwiający pobieranie fragmentów
materiałów (bez demontażu całości) z dowolnego miejsca
ich powierzchni. Miejsce usytuowania zostało tak dobrane, aby
zagwarantować przez całą dobę pełną ekspozycję całej powierzchni
materiałów na naświetlanie światłem dziennym i oddziaływanie
pozostałych czynników atmosferycznych (bez zadaszenia, obiektów
powodujących zacienienie).
Zamocowanie materiału wykonano w taki sposób, aby
w każdych warunkach pogodowych eksponowana na światło była
"prawa" strona materiału, bez podwinięć i zagięć oraz bez naprę-
Starzenie materiałów włókienniczych przeznaczonych
na odzież ochronną pod wpływem promieniowania
słonecznego i czynników atmosferycznych.
Część Ib: Omówienie zagadnienia i metodyka badań
Krzysztof Łężak, Grażyna Bartkowiak , Iwona Frydrych
32 Przegląd - WOS 4/2011
WYROBY
Przez cały okres ekspozycji monitorowano i rejestrowano
temperaturę oraz wilgotność względną powietrza. Pełną charakterystykę
warunków atmosferycznych i odpowiadające im czasy
ekspozycji materiałów przedstawiono w tabeli 2. Próby materiałów
eksponowano w dwóch cyklach czasowych - 1 połowę powierzchni
materiałów eksponowano przez 1200 h (lipiec - sierpień 2008 r.),
2 połowę - przez 2400 h (lipiec - październik 2008 r.).
Biorąc pod uwagę rozkład napromieniowania[...]
Odzież chroniąca przed termicznymi skutkami łuku elektrycznego - wymagania
Podczas prac z instalacjami elektrycznymi, na skutek zwarć
w urządzeniach elektrycznych, których przyczyną są zarówno
uszkodzenia, jak i błędne postępowanie człowieka [1] mogą pojawić
się zakłóceniowe łuki elektryczne, które wydzielają ogromne
ilości energii w ciągu ułamków sekundy i tym samym stanowią
śmiertelne zagrożenie dla osób znajdujących się w pobliżu.
Łuk elektryczny to rozładowanie energii w formie fali cieplnej
o wysokiej temperaturze, której towarzyszy fala ciśnienia, głośny
wybuch, błysk oraz promieniowanie. Temperatura łuku jest wystarczająco
wysoka do tego, aby spowodować oparzenie radiacyjne
pracownika. Całkowita energia wytworzona przez łuk elektryczny
może być trzy do czterech razy większa niż energia wytworzona
podczas wybuchu ognia, a koncentracja dużej energii w krótkim
czasie, w małej przestrzeni może mieć fatalne skutki dla pracowników
znajdujących się w pobliżu. Około 90% wytworzonego
wtedy ciepła stanowi promieniowanie, co oznacza, że pracownik
może doznać ciężkich oparzeń nawet wtedy, kiedy zdarzeniu nie
towarzyszą płomienie lub jest ich mało. Ciepło emitowane przez
łuk elektryczny może doprowadzić do zapalenia się, stopienia
lub rozerwania ubrania, a w konsekwencji do powstania ciężkich
oparzeń ciała. W celu ograniczenia negatywnych dla zdrowia pracownika
skutków termicznego oddziaływania łuku elektrycznego,
niezwykle istotne jest stosowanie odpowiednich środków ochrony
indywidualnej, w tym odzieży ochronnej.
Z przepisów obowiązujących w Unii Europejskiej (Dyrektywa
89/656/EWG, 1989) [2], wdrożona do prawa polskiego
poprzez Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej [3]
wynika, że decyzja o zastosowaniu środków ochrony indywidualnej
musi być poprzedzona wszystkimi możliwymi działaniami,
zarówno technicznymi jak i organizacyjnymi, mającymi na celu
eliminację zagrożeń u źródła. Gdy działania zmierzające do
całkowitej likwidacji występujących zagrożeń życia lub zdrowia,
albo ograniczenia ich d[...]