PROBLEMI I STANDARDI U RADNOJ SREDINI I ZAŠTITI NA RADU

2005

Srđan Janković

• U zakonskom smislu, odvojene su radna i životna sredina i u nadležnosti su različitih ministarstava i/ili agencija

• Medicina rada (“Occupational Health”) je medicinska disciplina, dok je industrijska higijena (“Industrial Hygiene”) i, uopšte, higijena rada (“Occupational Hygiene”) inženjerska

Industrijska higijena ima četiri grupe zadataka:

• Predviđanje / rano upozoravanje / učešće u preventivnom održavanju

• Prepoznavanje rizika i opasnosti

• Evaluacija

• Kontrola

KLASIFIKACIJA ŠTETNOSTI PONIVOU OPASNOSTI

• IDLH (Immediately Dangerous to Life and Health): požar, eksplozija, mašine bez nadzora, sredine u kojima je moguće gušenje

• Agensi opasni po život pri dužem izlaganju: prašine granita i azbesta, benzen, neorgansko olovo

• Agensi koji nisu opasni po život, ali koji proizvode štetne efekte pri dužem izlaganju: Previsok nivo buke, često naprezanje, iritativna isparenja, IC zračenje

• Agensi koji nisu opasni po život i ne deluju štetno po zdravlje, ali negativno utiču na produktivnost: loše osvetljenje, neprijatni mirisi, loše održavanje prostorija

KLASIFIKACIJA PO VRSTI OPASNOSTI (1)(POSTOJEĆE I POTENCIJALNE)

• Hemijske štetnosti, opasnost zavisi od:- Fizičke forme: tečnosti, isparenja, prašina, magla,

gasovi- Trajanja i nivoa ekspozicije- Toksičnosti materijala

• Biološke štetnosti, opasnost zavisi od: - Konkretnog organizma: gljive, bakterije, virusi,

protozoe, njihovi produkti- Trajanja i nivoa ekspozicije- Patogenosti organizma i toksičnosti produkata

KLASIFIKACIJA PO VRSTI OPASNOSTI (2)(POSTOJEĆE I POTENCIJALNE)

• Fizičke štetnosti, opasnost zavisi od:- Vrste štetnosti: jonizujuća i nejonizujuća zračenja, buka i

vibracije, toplotno opterećenje ili rad u hladnim uslovima

- Trajanja ekspozicije

• Ergonomske štetnosti, opasnost zavisi od:- Vrste rizika: povreda mišića, vezivnih tkiva ili zglobova

- Agensa: rukovanje materijalima, repetitivni pokreti, problemi u vezi sa dizajnom mesta rada

- Trajanja i ponavljanja

Pitanja bezbednosti

• Požar, eksplozije, opekotine• Lomovi/padovi • Rad sa motornim vozilima • Mehanička oprema • Čuvanje i rukovanje materijalima

PRIMERI • Tankovi, pumpe za pretakanje i sistem cevi

- Pucanje tanka, kvarovi na pumpama, viljuškar probija cevi

• Vršenje popravki u zatvorenom prostoru- Zatvoren prostor po pravilu predstavlja opasnu radnu sredinu zbog

mogućeg pada koncentracije kiseonika- Operacija spasavanja može biti problematična zbog akumulacije gasova

i para i potisnutog vazduha

• Azbestna izolacija oko tankova za zagrevanje ili reakcionih sudova- Bilo koja radna operacija koja uključuje pomeranje ili dodirivanje

azbestne izolacije proizvodi izlaganje

• Rad sa viljuškarima- Jedan od najčešćih uzroka povreda na radu

Mere kontrole izlaganja

• Tehničke mere

• Lična zaštitna oprema

• Administrativno-proceduralne mere

• Posebne mere

Tehničke mere kontrole (1)

• Adekvatno kućište uređaja (oklapanje)• Primena glavnog prekidača sa šifrom, koji

mogu aktivirati samo autorizovane osobe• Bezbedan sistem za vizuelno praćenje:

optički filtri, sistem za automatsko zatvaranje i/ili isključivanje kada je pristup snopu slobodan (otvorena vrata i sl.) itd.

PRIMER: KOD LASERSKOG ZRAČENJA

Tehničke mere kontrole (2)• Atenuator ili zaustavljač snopa trajno

instaliran na laserima klase IV; služi da redukuje izlazno zračenje do bezbednog nivoa kada je sistem u "stand by" režimu

• Posebni paneli koji sprečavaju direktan pristup snopu i koje uklanja samo kvalifikovani serviser, tako dizajnirani da se mogu skinuti samo primenom posebnih alata ili imaju odgovarajuće oznake za opasnost

PRIMER: KOD LASERSKOG ZRAČENJA

Tehničke mere kontrole (3)

• Audio-vizuelna signalizacija pri aktivaciji lasera

• Specijalno izveden prekidač u formi tastera za hitno isključivanje dovoda električne energije u čitav sistem ("panic button")

• Primena materijala sa difuznom refleksijom u okolini sistema

PRIMER: KOD LASERSKOG ZRAČENJA

Lična zaštitna sredstva• Primenjuju se kada tehničke mere kontrole

nisu adekvatne (npr. kada se namerno koristi laser sa otvorenim snopom)

• Uključuju:– Specijalne naočare za zaštitu od zračenja

konkretnog lasera koji se koristi– Zaštitnu odeću, gusto pletenu (u slučaju

primene UV lasera) i teško zapaljivu (u slučaju primene lasera veće snage)

– Specijalne rukavice

PRIMER: KOD LASERSKOG ZRAČENJA

Admin.-proc. mere• Jasno napisana standardna procedura rada

sa laserskim sistemom. Odnosi se i na održavanje i servis. Uglavnom se oslanja na uputstva proizvođača.

• Adekvatna obuka operatora za bezbedan rad• Ograničavanje pristupa neobučenim licima

koja ne učestvuju u radu sa sistemom• Obavezna primena ličnih zaštitnih sredstava

(u slučaju da je to potrebno)

PRIMER: KOD LASERSKOG ZRAČENJA

Posebne mere• Obeležavanje lasera i oblasti u kojoj se koristi

laserski sistem• Uvođenje posebnih procedura za pristup

oblasti u kojoj se koristi sistem• Isključivanje ili odlaganje sistema u periodu

kada nije u upotrebi• Tehnički pregledi sistema• Jasno označeni ulazi i izlazi u prostoriji, sa

lakim pristupom

PRIMER: KOD LASERSKOG ZRAČENJA

STRATEGIJE KONTROLE IZLAGANJA

• Eliminacija izvora: jedini potpuno efikasan način kontrole ekspozicije; svi ostali eliminišu samo deo ekspozicije

• Instalacija kontrole kod izvora: oklapanje, sistem lokalne ventilacije, izolovanje u cilju sprečavanja odavanja agensa. Potpuno oklapanje je često vrlo efikasno, ali je potrebno omogućiti pristup za slučajeve kvara i potrebe održavanja

• Instalacija kontrole kod radnika

VIBRACIJE U RADNOJ SREDINI

Merni lanac za vibracije

Težinske funkcije

• Oba standarda primenjuju težinske funkcije za ocenu ukupnog dejstva vibracija

• Težinske funkcije su funkcije frekvencije vibracija i pokazuju koliko je koja komponenta spektra sposobna da proizvede efekat od interesa

Težinske funkcije po ISO 2631

• Pokrivaju četiri osnovna efekta vibracija:– Oštećenje zdravlja– Umanjenje pojedinih sposobnosti kao što su vid

i rad ruku– Umanjenje komfora– Kinetoza ("morska bolest")

• Zavise i od ose vibracija

Grafički prikaz težinskih funkcija

Koordinatni sistemi

Osnovni parametri• Za opisivanje vibracija koje deluju na celo

telo, koristi se težinski tretirana efektivna (RMS) vrednost ubrzanja awRMS

• awRMS se dobija tretmanom snimljenog signala vibracija težinskom funkcijom i izračunavanjem odgovarajuće efektivne vrednosti

• Po potrebi, koriste se dodatni parametri: krest faktor, MTVV (max. transient vibration value) i VDV (vibration dose value)

Montaža pretvarača (opšte vibr.)

Montaža pretvarača (lok. vibr.)

Dozvoljeni nivoi izlaganja

• Nisu jasno definisani u ISO preporukama

• Prema Direktivi parlamenta i skupštine EU broj 2002/44/EC:– za vibracije koje deluju na celo telo:

• Dnevni limit izlaganja 1,15 m/s2

• Dnevna akciona vrednost 0,5 m/s2

– za vibracije koje se prenose preko ruku:• Dnevni limit izlaganja 5 m/s2

• Dnevna akciona vrednost 2,5 m/s2

EM POLJA U RADNOJ SREDINI

Veličine koje se koriste za karakterizaciju EM polja

Do 10 MHz Gustina struje J [A/m2]

Do 110 MHz Struja I [A]

100 kHz do 10 GHzSpecifična brzina apsorpcije SAR [W/kg]

300 MHz do 10 GHz impulsna polja

Specifična apsorpcija SA [J/kg]

10 do 300 GHz Gustina snage S [W/m2]

Primeri niskofrek-vencijskih i DC izvora• Energetski kablovi, dalekovodi,

instalacije• Transformatori, generatori, motori

i pretvarači velike snage• Oprema za elektrolizu, zagrevanje

i zavarivanje• Indukcione peći• Pojedini medicinski aparati

(magnetna rezonanca)• Razni električni uređaji

Primeri radiofrekvencijskih i mikrotalasnih izvora• Predajnici, usmerene veze,

telekomunikaciona oprema uopšte• Mobilni telefoni (zbog blizine

emisione antene glavi korisnika)• Radarske instalacije• Razni električni uređaji koji koriste

mikrotalase (mikrotalasne rerne, oprema koja koristi MW talasovode)

Biološki efekti (do 100 kHz)

• Tek kod većih indukovanih struja (10-100 mA/m2) javljaju se značajni efekti u tkivima (funkcionalne promene u nervnom sistemu i sl.)

• Kontroverze postoje oko efekata slabijih polja koja se najčešće sreću:– Slaba statistička povezanost blizine dalekovoda

i pojave leukemije kod dece– Pojedine vrste raka kod radnika u

elektroenergetskim postrojenjima

Pregled bioloških efekata niskofrekvencijskih polja

Gustina struje J [mA/m2]

Efekti

1 do 10Suptilni efekti: promene u metabolizmu Ca i sintezi melatonina

10 do 100Funkcionalne promene na nervima, promene u sintezi DNK i proteina

100 do 1000Promene ekscitabilnosti nervnog sistema

preko 1000 Disfunkcija srca, opasnost po život

Biološki efekti (100 kHz – 300 GHz)

• Utvrđeni efekti uglavnom su termički.• Ireverzibilna oštećenja najosetljivijih tkiva pri

SAR > 4 W/kg.• Odatle, za radnu sredinu, SAR se ograničava na 0,4

W/kg.• Apsorpcija energije EM talasa zavisi od:

– Frekvencije i intenziteta zračenja– Vrste izloženog tkiva

• Krv hladi tkiva. Najvećoj opasnosti izložena su najslabije prokrvljena tkiva (npr. sočivo oka).

• Metalni implanti jako apsorbuju energiju EM talasa.

• Ostali efekti (povećan rizik od pojave tumora, promene u ponašanju, uticaj na hormonski balans i imunološki sistem i sl.) nisu još potvrđeni.

• Ispitivanja su i dalje aktuelna, jer su rezultati inkonzistentni; smatra se da je ovo posledica nekonzistentnog tretmana elektromagnetskog polja koje se ne može adekvatno modelovati kao jednostavna realna varijabla (jedan broj).

• Promenljivo magnetno polje je praćeno promenljivim električnim poljem. Interakciju ova dva polja opisuju Maxwell-ove jednačine, na osnovu kojih se vidi da, ako se menjaju u vremenu, ova dva polja postaju spregnuta i prostiru se u prostoru. Ovo zovemo elektromagnetno zračenje.

• U praksi, veza el. i magn. polja je utoliko jača ukoliko je viša frekvencija. Zato na nižim učestanostima koristimo termin "polja" a na višim - "zračenja". Ovo se često previđa.

Mini-podsetnik

Blisko i daleko polje

• Kada smo na udaljenosti manjoj od 1 od izvora, to zovemo blisko polje. Tu se može desiti da je u pojedinim tačkama el. polje jako a magn. slabo i obratno.

• Kada smo na više od 1 , to je daleko polje. Ovde, jako el. polje povlači jako magnetno i obratno.

• Pošto za f = 50 Hz = 6000 km, praktično smo uvek u bliskom polju.

• Kod mikrotalasa ~ 12 cm, pa možemo biti i u bliskom i u udaljenom polju.

Daleko poljeU dalekom polju, koristi se modelravanskog talasa. To znači:• Talasni frontovi imaju oblik ravni.• Vektori E, H i pravac prostiranja talasa

međusobno su pod uglom od 90o.• Faze E i H polja su iste, a odnos E/H je konstantan

u prostoru i iznosi 377 u slobodnom prostoru (tzv. karakteristična impedansa)

• Gustina snage S = E•H = E2/377 = 377H2. Odavde se vidi da je dovoljno meriti samo jedno od dva polja.

Blisko polje

• Znatno komplikovanije za karakterizaciju, jer se minimumi i maksimumi E i H uglavnom ne poklapaju.

• Potrebno je meriti posebno i električno i magnetno polje.

• Gustina snage S nije pogodna veličina za izražavanje ograničenja ekspozicije.

Instrumenti za merenje magnetnih polja• Svi imaju problem sa uticajem geomagnetskog

polja (magn. polja Zemlje)Vrste:• Sa kalemovima

– Najčešće se sreću u praktičnim primenama

• Sa sondom na bazi Holovog efekta– Manja tačnost i rezolucija– Veliki "drift" (referentna "nula" nije stabilna)– Retko se koriste za precizne instrumente– Najčešće se koriste za jaka polja

• "Fluxgate" magnetometri– Ne mogu se napraviti ni mali ni jeftini, ali se mogu

koristiti za merenje kako AC, tako i DC polja

Instrumenti za merenje električnih polja

• Uglavnom zasnovani na paralelnim provodnim pločama

• Električna polja se jako remete u prisustvu provodnih objekata (npr. ljudskog tela) pa se sonda ne može držati u ruci.

• Sonda se najčešće montira na stativ od izolacionog materijala, ili se veša pomoću neprovodnog užeta.

Instrumenti za merenje elektromagnetnog zračenja

• Za senzore uglavnom koriste antene ili setove antena

• Posebne sonde (setovi antena) se koriste za različite opsege frekvencija

• Preporučuju se uskopojasni instrumenti, odnosno analizatori spektra elektromagnetnog zračenja

Instrumenti za merenje NF (levo) i VF (desno) polja

UV ZRAČENJE U RADNOJ SREDINI

Osnovni pojmovi• Ultravioletno (UV) zračenje je

elektromagnetno zračenje talasnih dužina između 100 nm i 400 nm

• Dosta dobro proučena vrsta nejonizujućeg zračenja

• Prema CIE, deli se na tri podoblasti:– UV-A (crno svetlo): 315 nm do 400 nm– UV-B (eritemni UV): 280 nm do 315 nm– UV-C (germicidni UV): 100 nm do 280 nm

• UV zračenje ispod 200 nm (posebno ispod 180 nm) se skoro potpuno apsorbuje u vazduhu

Radiometrijske jedinice (1)

• Za kontinualno izlaganje: iradijansa E [W/m2]

• Za pulsno izlaganje: radijantna ekspozicija, odnosno doza H [J/m2]

Radiometrijske jedinice (2)

• Biološki efektivna iradijansa Eeff [W/m2]:

• Ovde je E izmerena spektralna iradijansa, S

relativna spektralna efikasnost (bezdimenziona veličina), a je merni interval (korak merenja).

Izvori UV zračenja

• Dele se na prirodne i veštačke.• Najvažniji prirodni izvor je Sunce

– Izlaganje nastaje pri radu na otvorenom– Atmosfera apsorbuje najveći deo UV zraka– Uništenje stratosferskog ozona doprinosi

povećanju izlaganja– Smanjenje ozona za 10% može dovesti do

15% do 20% većeg izlaganja na površini Zemlje

Veštački izvori (1)• Halogene lampe sa užarenim vlaknom• Lampe na bazi pražnjenja u gasu:

– Živine lampe (niskog, srednjeg i visokog pritiska) i Hg-lampe sa metalnim halidima

– Ksenonske lampe– Vodonične i deuterijumske lampe– Blic-cevi

• Pražnjenje u električnom luku:– Visokonaponski luk (zavarivanje)– Niskonaponski (Voltin) luk (ugljenični štapovi)

Veštački izvori (2)

• Fluorescentne lampe– Za osvetljenje– UV-B emiteri, npr. za solarijume– UV-A emiteri

• UV-laseri– Excimer– Gasni (npr. azotni)– Laseri na bazi pigmenata

Izlaganje UV zračenju na radu• Rad na otvorenom (sunčevo zračenje)• Elektrolučno zavarivanje (najveće prof.

izlaganje)• Tehnološki procesi fiksiranja raznih boja,

plastičnih materijala, smola, premaza• Fotolitografski procesi, pojedini fotografski i

procesi kopiranja• Rad u solarijumu• Medicinska i stomatološka primena UV zraka• Rad u laboratoriji, germicidna primena• Rad sa fluorescentnim i halogenim

osvetljenjem, uključujući projektorske lampe i aparate za fotokopiranje

Pojedina mesta gde se UV izvori "neočekivano" sreću na radu

• Brisanje EPROM-a (potisnuto FLASH tehnologijom)

• "Blacklight" lampe u diskotekama

• Lampe za proveru papirnog novca (npr. statični aparati u bankama)

• Forenzička oprema

Biološki efekti

• Efekti na kožu

• Efekti na oko

• Sistemski efekti

Efekti na kožu (1)

• Eritem– Manifestuje se kroz crvenilo kože i bolnu

osetljivost na dodir na mestima gde je ona bila dugo izložena

– Tipično se javlja pri dužem izlaganju Sunčevom zračenju

– U težim slučajevima, javljaju se jači zapaljenski procesi, plikovi i ljuštenje kože

Akcioni spektar za eritem

Efekti na kožu (2)

• Ubrzano starenje kože• Povećanje rizika pojave malignih

tumora kože (prilikom hroničnog izlaganja UV zračenju, posebno u UV-B oblasti)

• Maligni tumor kože– Oboljenje karakteristično za osobe koje su

dugo izložene Sunčevom zračenju– Mesta na kojima se javljaju ovi tumori su

najčešće ona koja su najviše izložena, što uključuje ruke i zadnji predeo vrata

Maligni melanom

• melanom kože – ređi od ostalih oblika malignog tumora kože, ali najsmrtonosniji

Nemelanomski kanceri kože

• Uključuju bazocelularni (levo) i skvamocelularni (desno) karcinom

Akcioni spektar za oštećenje DNK

Primer: formiranje pirimidinskih dimera

Primer: formiranje pirimidinskih dimera

Primer: formiranje pirimidinskih dimera

Najznačajniji efekti na oko

• Fotokeratitis (upala rožnjače – providne fibrozne opne oka, izazvana svetlošću).

• Fotokonjunktivitis (upala vežnjače – sluznice koja pokriva oko, takođe izazvana svetlošću).

• Karatakta – zamućenje sočiva, indukovano fotohemijski ili termalno; vodi slepilu, leči se operativno.

• Oštećenja mrežnjače – najčešća kod osoba kojima je uklonjeno sočivo pri operativnom lečenju katarakte.

• Fotokeratitis i fotokonjunktivitis su bolna ali prolazna stanja koja najčešće ne ostavljaju posledice.

• Ekstremne forme fotokeratitisa su snežno slepilo (izazvano UV zracima reflektovanim od površine snega) i elektrolučno slepilo (sreće se kod radnika koji koriste aparate za elektrolučno zavarivanje).

• Katarakta je vodeći uzrok slepila u svetu; izlaganje UV-B zracima je značajan faktor rizika.

• Akcioni spektar za fotokeratitis (levo) i fotokonjunktivitis (desno)

Sistemski efekti

• Imunosupresija – potiskivanje funkcije imunog sistema– Smanjenje efikasnosti vakcinacije– Povećanje opasnosti od infekcija

• Hipersenzitivizacija – povećanje osetljivosti na pojedine hemijske ili fizičke agense– Alternativno, pod dejstvom pojedinih supstanci

(antibiotici, antidepresivi, diuretici, kozmetička sredstva i industrijske hemikalije) UV zraci proizvode izraženije biološke efekte

– Hipersenzitivizacija najlakše nastaje dejstvom UV-A zraka

Mere zaštite

• Pošto UV zraci deluju spolja, mere zaštite su, u osnovi, jednostavne (zaštitna odeća, specijalne naočare, specijalne kreme).

• Zaštitni efekat se može značajno smanjiti unosom medikamenata ili primenom kozmetičkih sredstava koji proizvode fotosenzitivizaciju; zato je neophodna i edukacija.

Edukacija

• Mnogi pogrešno smatraju da je izlaganje Sunčevom zračenju bezopasno zato što je svuda i stalno prisutno.

• Za potrebe informisanja opšte populacije uvodi se UV indeks koji karakteriše intenzitet UV zračenja Sunca, bez primene složenih radiometrijskih jedinica.

Edukacija treba da uključuje:

• Informacije o opasnostima od UV zračenja• Načine zaštite• Uticaj hemijskih preparata na osetljivost na

UV zračenje• Načine da se smanji doza promenom

ponašanja:– Izbegavanje rada na otvorenom u periodu

najjačeg UV zračenja (od 11h do 13h)– Mogućnost indirektnog ozračivanja čak i kada je

osoba u hladu, putem reflektovanog UV zračenja

Faktor zaštite

• Koristan koncept da se pomoću jednog broja karakteriše zaštitna sposobnost materijala ili premaza u odnosu na UV zračenje

• Definiše se kao odnos ED/EDz, gde је:– ED = efektivna doza UV zračenja bez zaštite– EDz = efektivna doza sa zaštitom

• Postoje tabele koje sadrže informacije o zaštitnom faktoru za razne vrste odeće, na osnovu sastava, strukture, boje i debljine materijala

Mere zaštite u radnoj sredini

• Tehničke mere (vezane za projektovanje aparata u kojima postoje UV izvori)

• Administrativne mere• Mere lične zaštite (npr. primena

komercijalno dostupnih maski sa UV filtrima pri elektrolučnom zavarivanju); odnose se i na radnike na otvorenom (poljoprivrednici, elektromonteri, fizički radnici) koji su izloženi zračenju Sunca

Mere zaštite od posrednih opasnosti

• Opasnost od eksplozije i rasprskavanja kod pojedinih UV izvora (npr. lampe pod pritiskom)

• Opasnost od trovanja ozonom:– Ozon nastaje dejstvom kratkotalasnog UV

zračenja na kiseonik u vazduhu– Lako se prepoznaje po karakterističnom mirisu

Instrumentacija za merenja• Spektroradiometri – mere čitav spektar

zračenja deleći ga na pojedinačne komponente

• Širokopojasni radiometri – mere samo ukupnu iradijansu u širem opsegu talasnih dužina

• Uskopojasni radiometri – mere iradijansu jedne spektralne komponente karakteristične za izvor za čije su zračenje prilagođeni

• Pasivni dozimetri – mere dozu, najčešće sa nekom težinskom funkcijom (npr. eritemnu dozu)

LASERSKO ZRAČENJE U

RADNOJ SREDINI

Podele lasera

• Laseri se mogu deliti po:– medijumu u kome se proizvodi laserski

efekat– izlaznoj snazi– kontinualnom ili impulsnom generisanju

snopa:• CW - kontinualni snop• Pulsed - impulsni snop

Laserski medijumi• Čvrsto telo - Nd:YAG (medicinska primena),

rubin• Gas - HeNe male snage, CO2 za sečenje• Excimer - Excited dimer, smeša reaktivnog

gasa (F ili Cl) sa inertnim gasom; pri radu se formiraju pseudomolekuli (dimeri); emituje u UV oblasti

• Tečni - za medijume koriste složene organske pigmente (npr. rodamin 6G) u rastvoru ili suspenziji; mogu emitovati na raznim

• Poluprovodnički - laserske diode; rade na malim snagama, ali se prave i matrice sa više dioda

Talasne dužine nekolikostandardnih lasera

Tip lasera Talasna dužina [nm]

Argon fluorid (UV)

Kripton fluorid (UV)

Azot (UV)

Argon (plavi)

Argon (zeleni)

Helijum-neon (crveni)

Rodamin 6G (podesiv)

Rubin (CrAlO3) (crven)

Nd:YAG (NIR)

CO2 (FIR)

193

248

337

488

514

633

570 - 650

694

1064

10600

Neke oblasti primene lasera

• Sečenje i bušenje• Graviranje• Zavarivanje i spajanje• Poravnavanje• Medicina i stomatologija• Zabava• Merna tehnika• Vojne primene

• Avio-tehnika• Kućni aparati• Termička obrada• Štampanje i skeniranje• Interferometrija• Telekomunikacije• Građevinarstvo• Projekcioni sistemi

Izgled laserskog sistema u kućištu

Posredne opasnosti od lasera (1)

• Opasnosti od komprimovanih gasova, kriogenih materijala, isparenja od procesa laserskog sečenja, graviranja i sl.

• Opasnost od eksplozije (gasne lampe u okviru lasera, prskanje elemenata optičkog lanca ili predmeta obrade)

• Optičke opasnosti od lampi za pumpanje, ostalih komponenata lasera, plazme u okolini mesta koje pogađa laserski snop i sl.

Posredne opasnosti od lasera (2)

• RF i mikrotalasno zračenje (kod pojedinih plazma cevi)

• X-zračenje koje potiče od VN izvora excimer lasera

• Opasnosti od strujnog udara (prevashodno VN komponente)

• Opasnosti od požara, kod lasera veće snage

Biološki efekti laserskih zraka

• Oštećenje retine koje može dovesti do trajnog slepila

• Termičko oštećenje - najčešće; mehanizmom denaturacije proteina

• Termoakustičko oštećenje tkiva, kao posledica izlaganja impulsima laserskog zračenja u trajanju ispod ~ 0,1 ms

• Fotohemijsko oštećenje - najčešće vezano za UV (excimer) lasere.

Pregled osnovnih bioloških efekata pri izlaganju svetlosti

Opseg Dejstvo na oko Dejstvo na kožu

UV-C (200-280 nm) Fotokeratitis Eritem, kancer kože

UV-B (280-315 nm) FotokeratitisUbrzano starenje kože, pojačana pigmentacija

UV-A (315-400 nm) UV fotohemijska katarakta

Zatamnjenje pigmenta, opekotine na koži

VIS (400-780 nm) Fotohem. i termalno oštećenje retine

Fotosenzitivizacija, opekotine na koži

IR-A (780-1400 nm) Katarakta, opekotine na retini Opekotine na koži

IR-B (1400-3000 nm)Opekotine rožnjače,IC katarakta

Opekotine na koži

IR-C (>3000 nm) Opekotine rožnjače Opekotine na koži

Klasifikacija lasera

• Laseri se klasifikuju u četiri široke kategorije u zavisnosti od svoje sposobnosti da proizvedu biološko oštećenje

• Klasa zavisi i od mogućnosti pristupa snopu

Klase lasera (1)

• Klasa I - Nemaju poznata štetna dejstva.• Klasa IA - Specijalna klasa koja se odnosi na

lasere koji "nisu namenjeni za posmatranje". Maksimalna snaga 4 mW. Ne prelaze granicu Klase I za trajanje emisije od 1000 s.

• Klasa II - Laseri vidljive emisije koji emituju iznad granica Klase I, ali ne iznad 1 mW. Očekuje se da osoba bude zaštićena na taj način što oko spontano reaguje na jaku svetlost.

Klase lasera (2)

• Klasa IIIA - Laseri srednje snage (CW 1 do 5 mW) koji su štetni samo ako se direktno posmatra snop; najveći broj laserskih pokazivača spada u ovu kategoriju.

• Klasa IIIB - Laseri umerene snage (CW 5 do 500 mW, pulsni 10 J/cm2 ili granica difuzione refleksije). Generalno nesposobni da izazovu požar i bezbedni ukoliko je refleksija difuzna.

• Klasa IV - Laseri velike snage. Sposobni da oštete kožu i izazovu požar. Zahtevaju posebne mere zaštite i edukacije.

KVALITET OSVETLJENJA U RADNOJ SREDINI

• Vidljiva svetlost je elektromagnetno zračenje talasnih dužina između 380 nm i 760 nm

• Osvetljenost površine zavisi od kosinusa ugla pod kojim zraci padaju na nju

Refleksija zraka

• Po zakonu refleksije, svetlosni zrak se odbija pod istim uglom pod kojim je naišao na površinu. Odatle, kod ravnih i glatkih površina, svi zraci se odbijaju pod istim uglom i ovo se naziva spekularna refleksija.

• Ukoliko je površina neravna, javlja se difuzna refleksija.

Primeri spekularne refleksije

• Vozaču koji vozi noću po vlažnom putu smeta refleksija zraka od farova vozila koja mu dolaze u susret.

• Čitanje teksta sa glatke (sjajne) površine papira mnogo brže zamara nego sa grublje. Gladak papir uglavnom se koristi za slike.

Ostali vidovi refleksije

• Pojam difuzne refleksije odnosi se na idealne situacije kada se osvetljena površina iz svih uglova posmatranja čini jednako sjajna.

• U zavisnosti od prirode površine, u najvećem broju realnih situacija, refleksija je kombinovana.

Funkcija oka• Spoljašnji deo oka, beonjača (sklera), u

prednjem delu ima providnu rožnjaču (kornea).• Svetlost ulazi kroz rožnjaču (koja prevashodno

ima zaštitnu ulogu) i prolazi kroz dužicu (iris) koja predstavlja obojeni deo oka i sadrži otvor – zenicu. Veličina otvora podešava se u zavisnosti od jačine spoljašne svetlosti i tako se reguliše količina svetlosti koja ulazi u oko.

• Svetlost, zatim, prolazi kroz očno sočivo koje menja svoj oblik da bi fokusiralo zrake na retinu. Ovo podešavanje vrše cilijarni mišići.

• Unutrašnja površina na kojoj svetlost završava naziva se mrežnjača (retina) i sastoji se od fotoosetljivih ćelija povezanih sa mozgom preko optičkog nerva. Ove ćelije se dele na tzv. "čepiće" i "štapiće" koji se razlikuju po obliku i funkciji.

• Makula (žuta mrlja) je oblast na retini u centru površine na koju svetlost pada.

Dnevni i noćni vid• Štapića ima oko 10 puta više nego čepića i

oni su ravnomerno raspoređeni po retini, izuzev žute mrlje gde ih skoro nema. Veoma su osetljivi na svetlost ali ne razlikuju boje.

• Na žutoj mrlji ima jako puno gusto pakovanih čepića (manje osetljivi, ali razlikuju boje).

• Pri normalnom osvetljenju, vid se oslanja na čepiće, tako da je moguće razlikovati boje. Ovo nazivamo dnevni vid.

• Pri slabom osvetljenju, vid se oslanja na štapiće tako da nije moguće razlikovati boje i to nazivamo noćni vid.

Primeri dnevnog i noćnog vida

• Perzistencija* čepića je mnogo veća od perzistencije štapića, pa je treperenje (flicker) fluo-cevi ili računarskih monitora lakše uočiti perifernim delovima vidnog polja.

• Slabi izvori svetlosti se uočavaju perifernim delovima vidnog polja, a nestaju ako se u njih direktno pogleda (primer: zvezde malog sjaja na noćnom nebu).

* Perzistencija je vreme do reakcije, nakon pobude – predstavlja meru tromosti reakcije.

Oko nije podjednako osetljivo na sve talasne dužine...

• Kriva relativne osetljivosti oka na razne talasne dužine (boje) svetlosti, prema CIE (za dnevni vid)

Oštrina vida

• Predstavlja sposobnost oka da raspoznaje sitne detalje

• Na nju dominantno utiču četiri faktora:– Veličina objekta koji se posmatra (u smislu ugla

pod kojim se vidi)– Sjaj – mera količine svetlosti koja napušta

osvetljeni objekat– Kontrast – mera sposobnosti posmatrača da

raspozna male razlike u sjaju– Vreme – pri slabijem osvetljenju, potrebno je duže

vreme da se raspoznaju detalji

• Čulo vida registruje sjaj (svetlost koja napušta objekat) a ne osvetljenost (svetlost koja pada na objekat).

• Komfor zavisi od varijacija (odnosa) sjaja u vidnom polju, a vidljivost i od kvaliteta raspodele sjaja i stanja adaptacije vidnog aparata.

• Prevelik odnos sjaja u korist bilo pozadine ili objekta posmatranja remeti komfor i vidljivost. Najveća vizuelna efikasnost postiže se pri odnosu sjaja između 1/10 i 1, uvek u korist objekta posmatranja.

Veličine u fotometriji• Postoji četiri grupe veličina koje karakterišu:

izvor svetlosti, transmisiju, pad na objekat (incidenciju) i odbijanje (refleksiju) od njega:– Jačina svetlosti u kandelama [cd] – mera količine

svetlosti koju emituje izvor– Svetlosni fluks u lumenima [lm] – mera količine

svetlosti koja putuje u određenom pravcu– Osvetljenost u luksima [lx] – mera količine svetlosti

koja pada na određenu površinu (shodno čemu se najjednostavnije i meri)

– Sjaj [cd/m2] – mera sjaja određene površine (dakle, količine svetlosti koja napušta površinu)

Radiometrija i fotometrija (1)• Pošto oko nije podjednako osetljivo na

različite talasne dužine vidljivog zračenja, stvarna količina energije u svetlosti se ne može jednostavno "videti". Na primer, zračenje blizu

UV oblasti ima velike energije a slabo se vidi.• Radiometrija se bavi stvarnom količinom

energije koja se prenosi zračenjem, dok se fotometrija bavi onim što čovek vidi.

• Radiometrija koristi posebne jedinice koje su u vezi sa fotometrijskim preko krive relativne osetljivosti ljudskog oka (prema CIE, uglavnom se definišu za dnevni vid).

Radiometrija i fotometrija (2)

• Vidljiva svetlost se može tretirati sa aspekta ergonomije ili zaštite na radu.

• Za zaštitu, primarna je radiometrijska karakterizacija, jer je stvarna energija ta koja proizvodi štetne biološke efekte.

• Za ergonomiju, primarna je fotometrijska, jer je bitno šta i kako radnik vidi.

Zahtevi posla

• Različite vrste i zahtevi složenosti posla uslovljavaju različite nivoe vizuelne efikasnosti, pa time i potrebne nivoe osvetljenosti.

• Potrebni nivoi osvetljenosti u radnim prostorijama kreću se od min. 50 lx do preko 1200 lx i definišu se na osnovu radnih mesta i vrsta zadataka koji se obavljaju.

Bleštanje• Predstavlja jedan od najčešćih ergonomskih

problema u vezi sa osvetljenjem• Nekoliko glavnih vrsta bleštanja:

– Posledica brze promene sjaja okolne sredine (npr. pri izlasku iz slabo osvetljene prostorije na jako dnevno svetlo)

– Postojanje izvora svetlosti mnogo jačeg od okoline (zenica ostaje širom otvorena da bi se prilagodila slaboj svetlosti okoline, pa ukoliko se namerno posmatra takav svetao objekat, može doći do oštećenja retine na mestu gde na nju padaju zraci poreklom sa objekta)

– Posledica odsjaja poreklom od izvora svetlosti van vidnog polja (npr. odsjaj Sunca od glatke površine; pored umanjenja komfora, ometa sposobnost raspoznavanja u oblasti koja se posmatra)

Posledice bleštanja• Direktno onemogućavanje raspoznavanja u

vidnom polju (npr. kada vozač koji nam ide u susret uključi dugo svetlo, ili svetlost Sunca bije direktno kroz prozor prostorije)

• Posredno onemogućavanje raspoznavanja u vidnom polju (npr. odsjaj prozora od ekrana monitora koji isto emituje svetlost, ali slabije)

• Umanjenje komfora – ne mora ometati raspoznavanje, ali ubrzano umara oči i izaziva psihički zamor

• Refleksije od spekularno reflektujućih (npr. glatkih) površina

Temperatura boje

• Definiše se kao temperatura teoretskog crnog tela koje emituje svetlost određene boje.

• U pojednostavljenom realnom primeru, ako se komad metala sve više zagreva, najpre emituje crvenom bojom, zatim narandžastom, pa žutom i na kraju belom.

• Klasične sijalice sa užarenim vlaknom proizvode svetlost temperature oko 2800 °K, dok dnevna svetlost prelazi 5000 °K (sve do ~30.000 °K).

Primeri različite temperature boje

Sunčeva i dnevna svetlost• Sunce menja položaj u toku dana i

često je zaklonjeno oblacima i raznim objektima. Uslovi se menjaju i tokom godine, što čini Sunce nepouzdanim izvorom svetlosti.

• Dnevna svetlost odnosi se na difuznu prirodnu svetlost (koja nastaje rasipanjem svetlosti Sunca u atmosferi), zajedno sa svetlošću reflektovanom od objekata u okolini. U tom smislu se razlikuje od direktnog Sunčevog svetla.

• I pored svojih varijacija, dnevna svetlost je predvidljivija od direktne svetlosti Sunca i, dizajnom uz primenu pogodnog matematičkog modela, može se efikasno koristiti za osvetljenje prostorija.

• U spoljašnjoj sredini, po danu, osvetljenost se kreće od 4000-5000 lx do 100.000-120.000 lx.

• Zahtevi u pogledu osvetljenosti u radnim prostorijama se kreću od ~100 lx do ~1200 lx

Faktor dnevne svetlosti

• Količina i osobine svetlosti u spoljašnjoj sredini se stalno menjaju i to se odražava na osvetljenost u prostorijama.

• Da bi se ovaj problem prevazišao, uvodi se faktor dnevne svetlosti koji predstavlja odnos osvetljenosti u posmatranoj tački unutar prostorije, prema istovremenoj vrednosti osvetljenosti u spoljašnjoj sredini.

• Osvetljenost unutar prostorije se, dakle, izražava kao procenat osvetljenosti u spoljašnjoj sredini.

Prednosti primene dnevnog svetla

• Bogatiji spektralni sadržaj

• Manja usmerenost

• Pozitivan psihološki uticaj

• Ušteda energije

• Veća efikasnost

Vrste lampi

Osnovna podela na:

• Lampe sa užarenim vlaknom

• Lampe sa električnim pražnjenjem

• Baterije LED dioda

Lampe sa užarenim vlaknom

• Niska nabavna cena

• Visoka cena upotrebe zbog energetske neefikasnosti i kratkog veka trajanja

• Niska temperatura boje

Halogene lampe

• Veća radna temperatura• Veća temperatura boje• Veći svetlosni fluks• Veća cena ... od običnih sa užarenim vlaknom• Ostale osobine iste kao kod

klasičnih lampi sa užarenim vlaknom

Fluorescentne lampe (1)

• Prave se kao kompaktne ili u formi cevi različitog oblika

Fluorescentne lampe (2)

• Vrlo efikasne i dugotrajne• Visoka temperatura boje• Problem sa treperenjem (flicker):

– Ometa komfor– Može proizvesti stroboskopski efekat koji stvara

utisak da brzo rotirajuće i slične mašine stoje– Uspešno se rešava kod pojedinih savremenih

modela

• Na rad utiču temperatura, vlažnost i položaj (klasične fluo-cevi ne treba da stoje vertikalno).

Fluorescentne lampe (3)

• Sadrže živu na niskom pritisku koja u toku rada ispari i emituje UV zračenje (253,7 nm).

• Prisutna je mala količina plemenitog gasa koji omogućava da živa ispari i cev se aktivira.

• Proizvedeno UV zračenje izaziva fluorescenciju unutrašnjeg premaza cevi. Tako nastaje vidljivo svetlo.

• U zavisnosti od sastava premaza, dobijaju se različiti spektralni sadržaji (i odatle različite boje) vidljive svetlosti.

Fluorescentne lampe (4)

• Deo UV zračenja napušta cev, transmitujući se kroz premaz.

• Prilikom nepažljivog odlaganja, cevi se razbijaju i oslobađa se živa u životnu sredinu. Jedna fluo-cev sadrži dovoljno žive da kontaminira više od 30.000 litara vode.

• Kada se cev razbije prilikom odlaganja, živa se oslobađa u vidu pare koja se udisanjem unosi u organizam.

Fluorescentne lampe (5)

• Kontinualni spektar je superponiran na linijski

Natrijumove lampe• Niskog pritiska

– Skoro isključivo se koriste za ulično osvetljenje– Daju skoro potpuno monohromatsku emisiju žute

svetlosti (589 nm) što onemogućava da se normalno vide boje

– Počinju da rade tek nekoliko minuta nakon uključenja (vreme potrebno da natrijum ispari)

– Veoma dugotrajne– Najefikasniji svetlosni izvor koji se koristi za

osvetljenje

• Visokog pritiska - nešto manje efikasne, ali emituju svetlost širom vidljivog spektra

Živine lampe visokog pritiska (1)

• Proizvode svetlost u UV oblasti koju gas sam delom apsorbuje i reemituje kao vidljivu svetlost.

• Po uključenju im treba oko 10 minuta da dostignu 80% deklarisanog fluksa.

• Svetlosni fluks opada sa vremenom; mnogo pre nego što živina lampa konačno otkaže, njena korisna emisija svetlosti postaje izuzetno mala. Zato se kao poseban parametar navodi vreme korisnog rada.

Živine lampe visokog pritiska (2)

• Spektar je linijski i nedostaju mu crvene komponente, što ometa normalnu percepciju boja.

Živine lampe visokog pritiska (3)

• Da bi se obogatio spektar, koriste se:– Premazi sa unutrašnje strane spoljašnjeg

balona (slično kao kod fluo-cevi) ili– Dodaci metal-halida

Podela sistema za osvetljenje

• Direktni – emituju svetlost u korisnom pravcu

• Indirektni – emituju svu svetlost ka plafonu, pa se ona reflektuje u korisnom pravcu

• Direktni-indirektni – emituju svetlost i ka plafonu i u korisnom pravcu

Svetlost u radnim prostorijama

• Može se posmatrati sa stanovišta:– Ergonomije– Zaštite na radu

• Osvetljenje može biti:– Opšte - za celu prostoriju– Lokalno - na mestu rada

Opšte preporuke (1)

• Korišćenje kombinacije opšteg i lokalnog osvetljenja

• Izbegavanje oštrih kontrasta• U svakoj prilici kada je to moguće, korišćenje

dnevnog osvetljenja• Opšte osvetljenje ne ispod 250 lx• Lokalno osvetljenje podesivo, sposobno da

osvetli radnu površinu sa 500 do 750 lx

Opšte preporuke (2)• Zameniti fluorescentne lampe u slučaju

problema sa treperenjem. Treperenje se bolje zapaža periferijom vidnog polja (ako se ne gleda direktno u izvor).

• Preporučuju se topla bela ili neutralna bela boja. Temperatura boje svetlosti ne treba da bude suviše niska.

• Starijim osobama je potrebno više svetlosti.• Preduzeti mere za suzbijanje bleštanja (na

primer zavese, orijentacija video-monitora takva da nema odsjaja na ekranu i sl.).

Opšte preporuke (3)

• Brzi test da li je opšte osvetljenje prejako: zaklanjanje očiju rukom odozgo: ukoliko nastupi osećaj relaksacije u očima, svetlost je prejaka i neprijatna.

• Postoje velike individualne razlike u zahtevima za osvetljenošću. Zato je bitno prevashodno da korisnici (radnici) njime budu zadovoljni i da imaju kontrolu nad svojim lokalnim osvetljenjem.

Merenje osvetljenosti

• Za merenje osvetljenosti koristi se luksmetar.• Sonda (kosinusni detektor) se stavlja

horizontalno na radnu površinu koja se ispituje (otvor detektora ka gore).

PREPORUKE I STANDARDI: Buka - domaći propisi

• PRAVILNIK o merama i normativima zaštite na radu od buke u radnim prostorijma, Sl. list SFRJ br. 21 (1992.)

• U izradi su novi propisi sa bolje definisanim trajanjem uzorkovanja pri određivanju ekvivalentnog nivoa itd.

PREPORUKE I STANDARDI: Vibracije

• Odgovarajući domaći standardi ne postoje, primenjuju se važeće ISO preporuke:

– ISO 2631 - za vibracije koje deluju na celo telo

– ISO 5349 - za vibracije koje se prenose preko ruku

PREPORUKE I STANDARDI: Kvalitet osvetljenja

• Domaće:– JUS U.C9.100 (1963): Dnevno i električno osvetljenje

prostorija u zgradama

• Međunarodne:– BS ISO 8995:2002: Lighting of indoor work places [u

saradnji sa CIE: CIE S 008/E:2001]

• Međunarodne (sa aspekta zaštite):– ICNIRP: Guidelines on Limits of Exposure to Broad-

band Incoherent Optical Radiation (0,38 to 3 m) (1997)

• Mogu se koristiti preporuke ICNIRP (International Commission on Non Ionizing Radiation Protection):– "Guidelines on Limits of Exposure to Laser Radiation

of Wavelengths between 180 nm and 1000 m" (1996)

– "Revision of Guidelines on Limits of Exposure to Laser Radiation of Wavelengths Between 400 nm and 1.4 mm" (2000)

PREPORUKE I STANDARDI: Lasersko zračenje

• Domaće:– JUS N.N0.205 (1990) sa obaveznom primenom

"Radio-frekvencijska zračenja: Maksimalni nivoi izlaganja koji se odnose na ljude" [pokriva opseg od 300 kHz do 300 GHz]

• Međunarodne:– ICNIRP: "Guidelines for Limiting Exposure to Time-

varying Electric, Magnetic, and Electromagnetic Fields (UP TO 300 GHz)" [1998]

PREPORUKE I STANDARDI: EM Polja i Zračenja (1)

PREPORUKE I STANDARDI: EM Polja i Zračenja (2)

– DIRECTIVE 2004/40/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL on the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents (electromagnetic fields) (2004) [granice kao kod ICNIRP]

– ICNIRP: "Guidelines on Limits of Exposure to Static Magnetic Fields" (1994) [za DC polja]

– Ostale preporuke ICNIRP vezane za specifične aplikacije

• IRPA: "Guidelines on limits of exposure to ultraviolet radiation of wavelengths between 180 nm and 400 nm (incoherent optical radiation)" [1985]

• IRPA: "Proposed change to the IRPA 1985 guidelines on limits of exposure to ultraviolet radiation" [1989]

• ICNIRP: "Guidelines on UV radiation exposure limits" [1996]

PREPORUKE I STANDARDI: UV zračenje

Posebni zadaci inženjera• Pored osnovnih zadataka koji uključuju ispitivanje uslova na

radu i različita merenja u sklopu toga (što je regulisano odgovarajućim propisima), kao i obradu i prikazivanje rezultata i izražavanje merne nesigurnosti, u praksi postoje i posebni zadaci za koje se tipično očekuje da inženjer na njih odgovori. U tom smislu je, pored osnovnih stručnih znanja iz odgovarajućih oblasti, potrebno još i poznavanje: lnstrumentacije koja se koristi za merenje, jer se od

inženjera očekuje da odigra presudnu ulogu pri izboru opreme za rad, a ponekada i formiranje mernog lanca od elemenata nabavljenih od različitih proizvođača

Praktičnih alata u matematičkoj statistici i rada sa odgovarajućim softverom (SPSS, Prism)

Numeričkih metoda (modelovanje - FDTD, fitovanje) Rada sa različitim matematičkim paketima (MathCad,

MATLAB) i specijalizovanim vrstama softvera

KRAJ