Ultradźwięki w postaci fal nie różnią się od dźwięku słyszalnego, ale częstotliwość procesu oscylacyjnego przyczynia się do większego tłumienia wibracji w wyniku zamiany energii dźwiękowej na ciepło. Ultradźwięki klasyfikuje się według widma częstotliwości:
- dla niskich częstotliwości - oscylacje o częstotliwości 10 4 ...10 5 Hz;
- wysoka częstotliwość - 10 5 ... 10 9 Hz.
Zgodnie z metodą propagacji ultradźwięki dzielą się na powietrze i kontakt.
Źródłami ultradźwięków mogą być: generatory ultradźwiękowe, przetworniki akustyczne, przetworniki magnetostrykcyjne, przetworniki piezoelektryczne. Ultradźwięki o niskiej częstotliwości powstają podczas procesów aerodynamicznych.
Ultradźwięki mają działanie mechaniczne, termiczne, fizykochemiczne stosowane w przemyśle, technologii, biologii, medycynie itp. Efekt piezoelektryczny opiera się na akustycznym działaniu ultradźwięków, gdy w przypadku odkształcenia płytki kwarcowej na krawędziach następuje wyładowanie elektryczne i jest zamieniany na prąd przemienny i odwrotnie.
Ultradźwięki wykorzystywane są w przemyśle spożywczym do sterylizacji, pasteryzacji i dezynfekcji produktów. Mleko poddane działaniu ultradźwięków, a następnie zamrożone, nie traci swoich właściwości po rozmrożeniu. Obróbka ultradźwiękowa mleka może znacznie zmniejszyć w nim zawartość szkodliwej mikroflory. Kwasowość takiego mleka nie wzrasta w ciągu 5 godzin. Ultradźwięki wykorzystuje się przy produkcji mleka w proszku, do otrzymywania emulsji tłuszczów zwierzęcych, przypraw, emulsji aromatycznych oraz do solenia mięsa. Dzięki ultradźwiękom możliwe jest otrzymanie emulsji z niemieszających się cieczy. Mięso mielone poddawane jest działaniu ultradźwięków przy produkcji kiełbas, parówek i kiełbas gotowanych. Gdy drożdże piekarskie poddaje się działaniu ultradźwięków przez 1 godzinę, ich energia fermentacji wzrasta średnio o 15%; Dodatkowo zwiększają zawartość ergosterolu, będącego surowcem do otrzymywania wysoce aktywnej witaminy D.
W cukiernictwie ultradźwięki pozwalają przyspieszyć proces krystalizacji sacharozy i uzyskać jednorodną masę podczas wytwarzania krówek. Pod wpływem ultradźwięków poprawiają się właściwości specyficzne i smakowe czekolady oraz znacznie skraca się czas jej przetwarzania w maszynach wykańczających. Ultradźwięki służą do przygotowania warzyw w puszkach – przecierów.
W rybołówstwie ultradźwięki przyspieszają ekstrakcję tłuszczu z wątroby ryb, poprawiając w ten sposób jakość leczniczego oleju rybnego i zachowując cenne dla człowieka witaminy A i D.
Podczas przetwarzania jagód winogronowych za pomocą ultradźwięków część miąższu, która wcześniej poszła na marne, jest przetwarzana na czysty sok winogronowy, co zwiększa jego wydajność.
Wibracje ultradźwiękowe o niskiej częstotliwości dobrze rozchodzą się w powietrzu, wywierając ogólny wpływ na organizm ludzki; działanie lokalne następuje po kontakcie z obrabianymi częściami i mediami. Długotrwała, systematyczna ekspozycja na ultradźwięki powyżej ustalonych norm powoduje zmiany funkcjonalne w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym, układzie sercowo-naczyniowym, układzie hormonalnym oraz zaburza funkcjonowanie analizatorów słuchowych i przedsionkowych. Pracownicy doświadczają ciężkiego osłabienia, niedociśnienia naczyniowego i zmniejszonej aktywności elektrycznej serca i mózgu. Zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym w początkowej fazie objawiają się naruszeniem funkcji odruchowych mózgu (uczucie strachu w ciemności, w zamkniętej przestrzeni, nagłe ataki ze zwiększoną częstością akcji serca, nadmierne pocenie się, skurcze żołądka , jelita, pęcherzyk żółciowy). Najbardziej typowa jest dystonia wegetatywno-naczyniowa z dolegliwościami związanymi z silnym zmęczeniem, bólami głowy i uczuciem ucisku w głowie,
trudności z koncentracją, zahamowanie procesu myślowego, bezsenność. Miejscowe działanie ultradźwięków prowadzi do zakłócenia krążenia krwi włośniczkowej w dłoniach, uszkodzenia aparatu nerwowego i stawowego w punktach styku (wegetatywne zapalenie wielonerwowe, niedowład palców, dłoni i przedramienia). Ochronę przed ultradźwiękami unoszącymi się w powietrzu można zapewnić poprzez:
- wykorzystanie zdalnego sterowania źródłami ultradźwięków, autoblokada – automatyczne wyłączenie źródła ultradźwięków podczas wykonywania czynności pomocniczych;
- stosowanie urządzeń wygłuszających (obudowy, ekrany) wykonanych z blachy stalowej lub duraluminium o grubości 1 mm, pokrytych materiałem dźwiękochłonnym (papa, guma techniczna, tworzywa sztuczne typu Agat, antywibryt) oraz getinaxu o grubości 5 mm;
- instalowanie ekranów, w tym przezroczystych, pomiędzy sprzętem a pracownikiem;
- umieszczanie instalacji ultradźwiękowych w specjalnych pomieszczeniach lub kabinach, jeżeli powyższe działania nie przynoszą wymaganego efektu.
Aby chronić dłonie przed niekorzystnym działaniem ultradźwięków kontaktowych w mediach stałych i płynnych, należy stosować rękawiczki lub rękawice (zewnętrzna gumowa i wewnętrzna bawełniana). Aby ograniczyć niekorzystne skutki ultradźwięków podczas przenoszenia kontaktowego w zimnych i przejściowych porach roku, należy zapewnić pracownikom ciepłą odzież ochronną.
Przy systematycznej pracy ze źródłami ultradźwięków kontaktowych przez ponad 50% czasu pracy należy robić dwie regulowane przerwy – dziesięciominutową przerwę 1,5...2 godziny po przerwie obiadowej, na zabiegi fizjoterapeutyczne (hydrozabiegi termalne, masaż, promieniowanie ultrafioletowe), a także ćwiczenia lecznicze, witaminizacja. Aby chronić pracowników przed niekorzystnym wpływem ultradźwięków unoszących się w powietrzu, należy stosować tłumiki hałasu.
Do pracy ze źródłami ultradźwięków dopuszczane są osoby, które ukończyły 18 rok życia, które ukończyły odpowiednie szkolenie i przeszły instruktaż bezpieczeństwa. Osoby narażone w procesie aktywność zawodowa narażenie na kontaktowe ultradźwięki podlegają wstępnym, przy zatrudnieniu i okresowym badaniom lekarskim.
Ultradźwięki to drgania mechaniczne ośrodka sprężystego, które mają tę samą naturę fizyczną co dźwięk, ale charakteryzują się wyższą częstotliwością, przekraczającą przyjętą górną granicę słyszalności - powyżej 20 kHz, choć przy dużych natężeniach (120-145 dB) dźwięki o wyższej wartości częstotliwości mogą być również słyszalne.
Zakres częstotliwości ultradźwiękowych dzieli się na niska częstotliwość drgania (od 1,12 10 4 do 1,0 10 5 Hz), rozchodzące się zarówno drogą powietrzną, jak i kontaktową oraz wysoka częstotliwość oscylacje (od 1 10 5 do 1 10 9 Hz), rozchodzące się wyłącznie przez kontakt.
Ultradźwięki, podobnie jak dźwięk, charakteryzują się ciśnieniem akustycznym (Pa), natężeniem (W/m2) i częstotliwością drgań (Hz).
Kiedy jest dystrybuowany w różne środowiska Fale ultradźwiękowe są pochłaniane, a im wyższa jest ich częstotliwość, tym bardziej są pochłaniane. Ultradźwięki o niskiej częstotliwości rozchodzą się w powietrzu dość dobrze, podczas gdy ultradźwięki o wysokiej częstotliwości nie. W ośrodkach elastycznych (woda, metal itp.) ultradźwięki są wchłaniane w niewielkim stopniu i mogą rozprzestrzeniać się na duże odległości praktycznie bez strat energii.
W miarę rozchodzenia się fali ultradźwiękowej w danym kierunku następuje jej rozproszenie i absorpcja, tj. jego tłumienie i przemiana energii ultradźwiękowej w inną postać, na przykład termiczną, mechaniczną itp.
Specyficzną cechą ultradźwięków, ze względu na ich wysoką częstotliwość i krótką długość fali, jest zdolność do propagowania drgań ultradźwiękowych w wiązkach skierowanych, zwanych promieniami ultradźwiękowymi. Mogą wytworzyć znaczne ciśnienie ultradźwiękowe na stosunkowo małej powierzchni. Ta właściwość ultradźwięków doprowadziła do ich szerokiego zastosowania: do czyszczenia części, obróbka twarde materiały, spawanie, lutowanie, cynowanie, przyspieszanie reakcji chemicznych, wykrywanie wad, sprawdzanie wymiarów wytwarzanych wyrobów, analiza strukturalna substancji, do przetwarzania i transmisji radarowej i technologia komputerowa itp. Ultradźwięki znalazły także zastosowanie w medycynie – do diagnozowania i leczenia różnych chorób, cięcia i łączenia tkanek biologicznych oraz sterylizacji narzędzi.
Aktywne działanie ultradźwięków na substancję, prowadzące do nieodwracalnych zmian w niej, spowodowane jest w większości przypadków efektami nieliniowymi. W cieczach kawitacja odgrywa główną rolę w oddziaływaniu ultradźwięków na substancje i procesy, tj. powstawanie w cieczy pulsujących wnęk, wnęk wypełnionych parą lub gazem, które gwałtownie zapadają się podczas przemieszczania się w obszar wysokiego ciśnienia, powodując niszczenie powierzchni ciał stałych graniczących z kawitującą cieczą.
Oddziaływanie ultradźwięków na obiekty biologiczne jest zróżnicowane w zależności od jego intensywności i czasu naświetlania. Przy niskich intensywnościach (do 2-3 W/cm 2) i częstotliwościach 10 5 -10 6 Hz, ultradźwięki powodują mikromasaż elementów tkanki, sprzyjając lepszemu metabolizmowi. Wraz ze wzrostem intensywności obserwuje się szereg efektów, które decydują o biologicznym działaniu ultradźwięków na narządy i tkanki organizmu. Efekty te obejmują:
- mechaniczne, spowodowane naprzemiennym przemieszczaniem (pogrubieniem i rozrzedzeniem) ośrodka oraz kawitacją;
- termiczny (ciepło), powstający w wyniku wydzielania ciepła, gdy tkanki absorbują energię ultradźwiękową;
- fizykochemiczne (fotoelektrochemiczne), spowodowane utleniającym i katalitycznym działaniem pola ultradźwiękowego wraz z przyspieszeniem procesów dyfuzji przez błony biologiczne i zmianami szybkości reakcji biologicznych.
Dający ogólna charakterystyka wpływu ultradźwięków na organizm, można stwierdzić, że niskie natężenia ultradźwięków mają działanie stymulujące, średnie i duże natężenia działają depresyjnie, hamują i mogą całkowicie zaburzyć funkcję i morfologię struktur organizmu.
W praktyce źródłami ultradźwięków są wyposażenie technologiczne przyrządy i aparatura wytwarzające drgania ultradźwiękowe o częstotliwości od 18 kHz do 100 MHz i wyższej oraz urządzenia, w których drgania ultradźwiękowe powstają jako czynnik towarzyszący podczas pracy.
Przemysłowe instalacje ultradźwiękowe składają się zazwyczaj z generatora impulsów elektrycznych oraz przetwornika przetwarzającego je na wibracje ultradźwiękowe. Pracują głównie w zakresie częstotliwości od 18 do 30 kHz z intensywnością do 60-70 kW/m2.
W procesie obsługi tych instalacji pracownicy mogą być narażeni na działanie ultradźwięków, po pierwsze, gdy rozprzestrzeniają się one w powietrzu (najczęściej wraz z hałasem), a po drugie, podczas bezpośredniego kontaktu z ciałami ciekłymi i stałymi, przez które rozprzestrzeniają się ultradźwięki (narażenie kontaktowe). . Uderzenie kontaktowe występuje podczas trzymania narzędzia podczas lutowania, spawania, cynowania, podczas ładowania produktów do wanien itp.
Podczas długotrwałej pracy z instalacjami ultradźwiękowymi o niskiej częstotliwości, które generują hałas o wysokiej częstotliwości i ultradźwięki przekraczające ustalone normy, mogą wystąpić zmiany funkcjonalne w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym, układzie sercowo-naczyniowym i hormonalnym, analizatorach słuchowych i przedsionkowych.
Pracownicy skarżą się na bóle głowy, które nasilają się pod koniec pracy i są zlokalizowane głównie w okolicach oczodołowych i skroniowych, zawroty głowy, zwiększone zmęczenie, drażliwość i senność. Wśród pracowników obserwuje się wzrost progów pobudliwości bólowej, analizatorów słuchowych, przedsionkowych i innych, obniżenie ciśnienia krwi, nadciśnienie i zjawisko umiarkowanego wegetatywnego zapalenia wielonerwowego rąk (rzadziej nóg). U pracowników, którzy oprócz narażenia przez powietrze są narażeni także na kontakt, objawy problemów zdrowotnych są bardziej wyraźne, zwłaszcza ze względu na zjawisko wegetatywnego zapalenia wielonerwowego.
Długotrwała praca z intensywnymi ultradźwiękami przenoszonymi przez kontakt z rękami może spowodować uszkodzenie aparatu obwodowego i naczyniowego (wegetatywne zapalenie wielonerwowe, niedowład palców). Jednocześnie stopień nasilenia zmian zależy od czasu kontaktu z ultradźwiękami i może się zwiększać pod wpływem niekorzystnych czynników towarzyszących środowiska produkcyjnego.
Normy higieniczne dotyczące ultradźwięków określa GOST 12.1.001-89 „SSBT. Ultradźwięk. Wymagania ogólne bezpieczeństwo” oraz SanPiN 2.2.4/2.1.8.582-96 „Wymagania higieniczne podczas pracy ze źródłami powietrza i ultradźwiękami kontaktowymi w zastosowaniach przemysłowych, medycznych i domowych”.
Higieniczną cechą ultradźwięków przenoszonych w powietrzu w miejscach pracy są poziomy ciśnienia akustycznego (dB) w pasmach jednej trzeciej oktawy (fjf n = 1/2 = 1.26) o średnich geometrycznych częstotliwościach 12,5-100 kHz. Dopuszczalne poziomy dźwięków o wysokiej częstotliwości i ultradźwięków podczas pracy instalacji ultradźwiękowych podano w tabeli. 7.3.
Znormalizowanym parametrem ultradźwiękowej propagacji kontaktowej jest wartość szczytowa prędkości drgań (m/s)
Dopuszczalne poziomy ciśnienia akustycznego w miejscach pracy
lub jego poziom logarytmiczny (dB), określony przez wyrażenie
Gdzie V- wartość szczytowa prędkości drgań, m/s; V. P- wartość odniesienia prędkości drgań równa 5 10 -8 m/s.
Dopuszczalne poziomy ultradźwięków w obszarach kontaktu rąk i innych części ciała operatora z częściami roboczymi urządzeń ultradźwiękowych podano w tabeli. 7.3.
Dopuszczalne poziomy ultradźwięków kontaktowych należy przyjąć o 5 dB niższe od wartości wskazanych w tabeli. 7.4 w przypadkach, gdy pracownicy są narażeni na połączone działanie powietrza i ultradźwięków kontaktowych.
Tabela 7.4
Dopuszczalne poziomy prędkości drgań i jej wartości szczytowe na stanowiskach pracy
Poziom ultradźwięków należy monitorować po zamontowaniu sprzętu ultradźwiękowego, jego naprawie oraz okresowo w trakcie eksploatacji, co najmniej raz w roku.
Wymagania dotyczące właściwości ultradźwiękowych sprzętu określa GOST 12.2.051-80 „SSBT. Ultradźwiękowe urządzenia technologiczne. Wymogi bezpieczeństwa.” Producent musi wskazać w dokumentacji eksploatacyjnej urządzenia produkcyjnego charakterystykę ultradźwiękową - poziomy ciśnienia akustycznego w pasmach 1/3-oktawowych dopuszczalnego zakresu częstotliwości, mierzone w punktach kontrolnych na wysokości 1,5 m od podłogi, w odległości 5 m od konturu urządzenia i co najmniej 2 m od powierzchni odblaskowych.
Pomiarów należy dokonać w co najmniej czterech punktach kontrolnych wzdłuż obrysu urządzenia; w takim przypadku odległość między punktami pomiarowymi nie powinna przekraczać 1 m. Maksymalna zmierzona wartość jest wpisana do paszportu sprzętu.
Aby chronić przed podwyższony poziom Ultradźwięki można wykorzystać do następujących działań: ograniczenie szkodliwego promieniowania energii ultradźwiękowej u źródła jego wystąpienia; lokalizacja działania ultradźwięków poprzez rozwiązania projektowe i planistyczne; prowadzenie działań organizacyjnych i zapobiegawczych.
Aby ograniczyć szkodliwe promieniowanie energii dźwiękowej w źródle, zaleca się zwiększenie częstotliwości pracy źródeł ultradźwiękowych, co zapewnia zmniejszenie natężenia ultradźwięków.
Do celów lokalizacji stosuje się wszystkie instalacje, w trakcie eksploatacji których przekraczane są poziomy hałasu o wysokiej częstotliwości i ultradźwięków wartości standardowe, muszą być wyposażone w urządzenia wygłuszające (obudowy, ekrany) wyłożone materiałami dźwiękochłonnymi (guma techniczna, getinaki, papa, mastyks dźwiękochłonny itp.). Jeżeli te działania nie przyniosą pozytywnego efektu, instalacje ultradźwiękowe należy umieścić w osobnych pomieszczeniach i kabinach wyłożonych materiałem dźwiękochłonnym.
Rozwiązania projektowe i planistyczne obejmują rozwój automatycznego sprzętu ultradźwiękowego z jego wyłączaniem podczas wykonywania operacji pomocniczych, a także instalacji zdalnie sterowanych. Umożliwia to niemal całkowite wyeliminowanie kontaktowego wpływu ultradźwięków na pracowników i skrócenie do bezpiecznego minimum czasu, w którym pracownicy mogą być narażeni na ultradźwięki i hałas o wysokiej częstotliwości.
W przypadkach, gdy wyłączenie sprzętu jest niepożądane, aby wyeliminować kontaktowe działanie ultradźwięków, należy zastosować specjalne narzędzie z rękojeścią tłumiącą drgania i zabezpieczyć dłonie gumowymi rękawiczkami z bawełnianą wyściółką. Przykładowo przy załadunku produktów do wanien czyszczących stosuje się siatki wyposażone w uchwyty z powłoką antywibracyjną (guma porowata, guma piankowa itp.).
Działania organizacyjne i zapobiegawcze polegają na poinstruowaniu pracowników o naturze skutków działania ultradźwięków, środkach ochrony i bezpiecznej konserwacji instalacji ultradźwiękowych, a także ustaleniu racjonalne reżimy pracować i odpoczywać. Przy systematycznej pracy ze źródłami ultradźwięków kontaktowych przez ponad 50% czasu pracy należy zapewnić dwie regulowane przerwy – dziesięciominutową przerwę 1-1,5 godziny przed i piętnastominutową przerwę 1,5-2 godziny po obiedzie przerwa na wykonanie zabiegów fizjoprofilaktycznych.
Ultradźwięki jako fala nie różnią się niczym od dźwięku słyszalnego, jednak częstotliwość procesu oscylacyjnego przyczynia się do większego tłumienia wibracji w wyniku zamiany energii dźwiękowej na ciepło. Ultradźwięki klasyfikuje się według widma częstotliwości:
- do niskiej częstotliwości (oscylacje o częstotliwości od 10 4 do 10 5 Hz);
- wysoka częstotliwość (od 10 5 do 10 9 Hz).
Zgodnie z metodą propagacji ultradźwięki dzielą się na powietrze i kontakt.
Źródła ultradźwięków: generatory ultradźwiękowe, przetworniki akustyczne, przetworniki magnetostrykcyjne, przetworniki piezoelektryczne. Ultradźwięki o niskiej częstotliwości powstają podczas procesów aerodynamicznych.
Ultradźwięki mają działanie mechaniczne, termiczne, fizykochemiczne stosowane w przemyśle, technologii, biologii, medycynie itp. Efekt piezoelektryczny opiera się na akustycznym działaniu ultradźwięków, gdy w przypadku odkształcenia płytki kwarcowej następuje wyładowanie elektryczne na krawędziach, gdzie ten ostatni jest przekształcany na prąd przemienny i odwrotnie.
Ultradźwięki wykorzystywane są w przemyśle spożywczym do sterylizacji, pasteryzacji i dezynfekcji produktów. Mleko poddane działaniu ultradźwięków, a następnie zamrożone, po rozmrożeniu nie traci swoich właściwości. Obróbka ultradźwiękowa mleka może znacznie zmniejszyć w nim zawartość szkodliwej mikroflory. Kwasowość takiego mleka nie wzrasta przez pięć godzin. Ultradźwięki wykorzystuje się przy produkcji mleka w proszku, do otrzymywania emulsji tłuszczów zwierzęcych, przypraw, emulsji aromatycznych oraz do solenia mięsa. Dzięki ultradźwiękom możliwe jest otrzymanie emulsji z niemieszających się cieczy. Mięso mielone poddawane jest działaniu ultradźwięków przy produkcji kiełbas, parówek i kiełbas gotowanych. Gdy drożdże piekarskie poddaje się działaniu ultradźwięków przez godzinę, ich energia fermentacji wzrasta średnio o 15%. Drożdże poddane działaniu ultradźwięków zwiększają zawartość ergosterolu, który jest surowcem do produkcji wysoce aktywnej witaminy D.
W cukiernictwie ultradźwięki pozwalają przyspieszyć proces krystalizacji sacharozy i uzyskać jednorodną masę podczas wytwarzania krówek. Pod wpływem ultradźwięków poprawiają się właściwości specyficzne i smakowe czekolady oraz znacznie skraca się czas jej przetwarzania w maszynach wykańczających.
Ultradźwięki służą do przygotowania warzyw w puszkach – przecierów.
W rybołówstwie ultradźwięki przyspieszają ekstrakcję tłuszczu z wątroby ryb, poprawiając w ten sposób jakość leczniczego oleju rybnego i zachowując cenne dla człowieka witaminy A i D.
Podczas obróbki jagód winogronowych za pomocą ultradźwięków część miąższu, która wcześniej poszła na marne, zostaje przetworzona na czysty sok winogronowy, co zwiększa wydajność soku.
Drgania ultradźwiękowe o niskiej częstotliwości dobrze rozchodzą się w powietrzu, wywierając wpływ ogólny na organizm ludzki, a także lokalnie w przypadku kontaktu z przedmiotami i mediami. Długotrwałe, systematyczne narażenie człowieka na działanie ultradźwięków, których poziom jest wyższy od ustalonych norm, powoduje zmiany funkcjonalne w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym, układzie sercowo-naczyniowym, układzie hormonalnym, analizatorach słuchowych i przedsionkowych. Pracownicy doświadczają ciężkiego osłabienia, niedociśnienia naczyniowego oraz zmniejszenia aktywności elektrycznej serca i mózgu. Zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym w początkowej fazie objawiają się naruszeniem funkcji odruchowych mózgu (uczucie strachu w ciemności, w zamkniętej przestrzeni, nagłe ataki ze zwiększoną częstością akcji serca, nadmierne pocenie się, skurcze żołądka , jelita, pęcherzyk żółciowy). Najbardziej typowa jest dystonia wegetatywno-naczyniowa z dolegliwościami związanymi z silnym zmęczeniem, bólami głowy i uczuciem ucisku w głowie; trudności z koncentracją, zahamowanie procesu myślowego; bezsenność. Miejscowe narażenie na ultradźwięki prowadzi do zakłócenia krążenia kapilarnego w dłoniach, uszkodzenia aparatu nerwowego i stawowego w punktach styku (wegetatywne zapalenie wielonerwowe, niedowład palców, dłoni i przedramienia).
Standaryzacja ultrasonograficzna przeprowadzana jest zgodnie z GOST 12.1.001-89 „SSBT. Ultradźwięk. Ogólne wymagania bezpieczeństwa” oraz SanPiN 2.2.4/2.1.8.582-96 „Wymagania higieniczne podczas pracy ze źródłami powietrza i ultradźwiękami kontaktowymi w zastosowaniach przemysłowych, medycznych i domowych”.
Higieniczną charakterystyką ultradźwięków przenoszonych w powietrzu w miejscach pracy są poziomy ciśnienia akustycznego w pasmach jednej trzeciej oktawy i średniej geometrycznej częstotliwości 12,5; 16; 20; 25; 31,5-100 kHz.
Cechą ultradźwięków kontaktowych jest szczytowa wartość prędkości drgań lub poziomu logarytmicznego przy średnich geometrycznych częstotliwości pasm oktawowych 16–31,5·103 kHz. Dopuszczalne poziomy ultradźwięków powietrznych i kontaktowych podano w tabeli. 6.3 i 6.4.
Tabela 6.3
Dopuszczalne poziomy ciśnienia akustycznego ultradźwięków w powietrzu w miejscach pracy
Tabela 6.4
Dopuszczalne poziomy ciśnienia akustycznego ultradźwięków kontaktowych
Ochrona przed ultradźwiękami odbywa się zgodnie z GOST 12.1.001-89 „SSBT. Ultradźwięk. Ogólne wymagania bezpieczeństwa.”
Ochronę przed ultradźwiękami unoszącymi się w powietrzu można zapewnić poprzez:
- wykorzystanie zdalnego sterowania źródłami ultradźwięków, autoblokada (automatyczne wyłączenie źródła ultradźwięków podczas wykonywania czynności pomocniczych);
- stosowanie urządzeń wygłuszających (obudowy, ekrany) wykonanych z blachy stalowej lub duraluminium o grubości 1 mm, pokrytych materiałem dźwiękochłonnym (papa, guma techniczna, tworzywo „Agat”, antywibryt) oraz getinaxu o grubości 5 mm;
- montaż ekranów, w tym przezroczystych, pomiędzy sprzętem a pracownikiem;
- umieszczanie instalacji ultradźwiękowych w specjalnych pomieszczeniach lub kabinach, jeżeli powyższe środki nie mogą osiągnąć pożądanego efektu.
Aby chronić dłonie przed niekorzystnym działaniem ultradźwięków kontaktowych w mediach stałych i płynnych, należy stosować rękawiczki lub rękawice (zewnętrzna gumowa i wewnętrzna bawełniana). Aby ograniczyć niekorzystne działanie ultradźwięków podczas przenoszenia kontaktowego w zimnych i przejściowych porach roku, należy wyposażyć pracowników w ciepłe kombinezony.
Przy systematycznej pracy ze źródłami ultradźwięków kontaktowych przez ponad 50% czasu pracy należy robić dwie regulowane przerwy – dziesięciominutową przerwę 1-1,5 godziny przed i piętnastominutową przerwę 1,5-2 godziny po obiedzie przerwa na zabiegi fizjoterapeutyczne (zabiegi hydrotermalne, masaże, naświetlanie ultrafioletem) oraz ćwiczenia lecznicze, witaminizacyjne.
Aby chronić pracowników przed niekorzystnym wpływem ultradźwięków unoszących się w powietrzu, należy stosować tłumiki hałasu.
Do pracy ze źródłami ultradźwiękowymi dopuszczane są osoby, które ukończyły 18 rok życia, które ukończyły odpowiednie szkolenie i przeszły instruktaż bezpieczeństwa. Osoby narażone w trakcie pracy na działanie ultradźwięków kontaktowych podlegają badaniom lekarskim przed podjęciem pracy i okresowym.
Ogólna charakterystyka ultradźwięków
Zgodnie z GOST 12.1.00-89 ultradźwięki oznaczają drgania sprężyste rozchodzące się w ośrodkach gazowych, ciekłych i stałych w zakresie częstotliwości od 1,12 * 10 4 Hz do 10 9 Hz. Są to dźwięki praktycznie niesłyszalne, zajmujące dość szeroki zakres częstotliwości. KM jest szeroko stosowany w różnych procesy technologiczne: obróbka dowolnych materiałów, cięcie, spawanie, czyszczenie itp. Ultradźwięki wraz z laserem nazywane są narzędziem XX i odpowiednio XXI wieku.
GOST 12.1.00-89 ustala klasyfikację, podstawowe parametry, dopuszczalny poziom ultradźwięków w miejscu pracy, wymagania dotyczące właściwości ultradźwiękowych sprzętu, metody kontroli i ochrony przed narażeniem na ultradźwięki.
Metody i środki ochrony przed ultradźwiękami. Zbiorowe metody ochrony przed hałasem.
Głównym środkiem ochrony przed ultradźwiękami jest zmniejszenie ich natężenia u źródła ich występowania.
Odbywa się to za pomocą różnych środków projektowych (precyzyjna produkcja części, smarowanie) oraz poprzez przeniesienie generatora na wyższe częstotliwości, dla których dopuszczalne poziomy są wyższe.
W celu ochrony przed ultradźwiękami na drodze propagacji stosuje się zbiorowe środki ochronne.
Aby chronić przed ultradźwiękami unoszącymi się w powietrzu, podobnie jak w przypadku hałasu, stosuje się izolację akustyczną i pochłanianie dźwięku , ale tylko w wąskim zakresie częstotliwości.
Izolację akustyczną zapewniają szczelne obudowy wykonane z blachy stalowej lub aluminium o grubości 1-2 mm lub z włókna szklanego, getinax o grubości powyżej 5 mm. Wewnętrzne ścianki obudowy pokryte są warstwą porowatej gumy, a całkowity poziom pochłaniania promieniowania ultradźwiękowego przez obudowę zmniejsza się o 25-30 dB.
Konieczne jest zainstalowanie ekranów, a także hałasu, w kształcie litery C i U pomiędzy sprzętem operacyjnym a personelem. Najczęściej ekrany wykonane są z materiałów przezroczystych, w szczególności z plexi.
Intensywność ultradźwięków można znacznie zmniejszyć umieszczając urządzenia ultradźwiękowe w dźwiękoszczelnych kabinach lub w specjalnych pomieszczeniach.
Podczas kontaktowego działania ultradźwięków ochronę zapewnia się poprzez izolację i pochłanianie drgań (m.in. różnego rodzaju amortyzatory, powłoki, rękawice gumowe i maty gumowe).
Aby uniknąć kontaktu pracowników ze źródłami ultradźwięków, stosuje się go zdalne sterowanie wyposażenie, automatyczne blokowanie (automatyczne wyłączanie sprzętu podczas załadunku i rozładunku części w przypadku czyszczenia lub powlekania), specjalne urządzenia do przytrzymywania części. Aby chronić dłonie przed możliwym niekorzystnym działaniem ultradźwięków kontaktowych, stosuje się dwie pary rękawiczek: gumowe – zewnętrzne i bawełniane – wewnętrzne.
Urządzenia ultradźwiękowe do spawania, cięcia i lutowania, zawierające przetworniki ultradźwiękowe z koncentratorami, muszą posiadać ekrany wykonane z pleksi o odpowiedniej grubości lub innego materiału zapewniającego obniżenie poziomu ciśnienia ultradźwiękowego do akceptowalnego poziomu. Jeżeli wg powodów produkcyjnych Niemożliwe jest zmniejszenie natężenia ultradźwięków do akceptowalnych wartości; stosuje się środki ochrony indywidualnej (ŚOI).
Jako środki ochrony indywidualnej chroniące przed szkodliwym działaniem ultradźwięków rozchodzących się w powietrzu stosuje się zatyczki do uszu i słuchawki przeciwhałasowe przeznaczone dla wyższych częstotliwości.
Medyczne i profilaktyczne środki ochrony przed ultradźwiękami w miejscu pracy.
Środki medyczne i zapobiegawcze obejmują wstępne i okresowe badania lekarskie. Do pracy przy instalacjach ultradźwiękowych dopuszczane są osoby, które ukończyły 18 rok życia i nie cierpią na choroby słuchu (a także osoby z hałasem).
Częstotliwość badań lekarskich: przy poziomie ultradźwięków 80-99 dB – raz na 2 lata; jeżeli poziom jest większy niż 100 dB - raz w roku.
Harmonogram pracy i odpoczynku podczas pracy ze sprzętem ultradźwiękowym jest następujący: praca 50% czasu pracy i co 1,5 godziny przerwa 15 minut.
Zestaw zabiegów fizjoterapeutycznych obejmuje masaż, naświetlanie ultrafioletem, zwłaszcza dłoni. Obszar, w którym parametry ultradźwiękowe przekraczają maksymalne dopuszczalne wartości, jest oznaczony znakiem „Uwaga. Inne niebezpieczeństwa”.
Ogólne informacje o infradźwiękach.
Zgodnie z normami sanitarnymi CH 2.2.4/2.1.8. 567-96" Normy sanitarne. Normy higieniczne dotyczące infradźwięków w zakładach pracy, budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej oraz na terenach mieszkalnych” „Infradźwięki rozumiane są jako drgania ośrodków sprężystych powietrza, ciał stałych i cieczy w zakresie częstotliwości od 10 -2 do 20 Hz.
W przyrodzie występuje znacznie więcej wibracji infradźwiękowych niż słyszalnych. Źródłem infradźwięków jest całe otaczające nas środowisko naturalne. Wszystkie żywe istoty poruszają się i pod wpływem tego ruchu powstają wibracje infradźwiękowe o różnej częstotliwości i natężeniu. Bicie serca, wibracje płuc, wibracje strun głosowych, każdy nasz ruch powoduje powstanie infradźwięków.
Ochrona przed infradźwiękami w produkcji.
Na drodze propagacji praktycznie nie ma ochrony przed infradźwiękami.
Zmniejszenie IZ można osiągnąć jedynie u źródła jego wystąpienia. Aby to osiągnąć, przeprowadza się zmiany konstrukcyjne umożliwiające przejście z obszaru oscylacji IR do wyższych częstotliwości, tj. powyżej 20 Hz.
Ponadto konieczne jest zwiększenie sztywności dużych konstrukcji i wyeliminowanie wibracji o niskiej częstotliwości.
Dlatego w celu ochrony przed infradźwiękami stosuje się:
- 1. Osłabienie infradźwięków u źródła, eliminowanie przyczyn generujących drgania o niskiej częstotliwości;
- 2. Zwiększenie sztywności dużych konstrukcji;
- 3. Rozwój konstrukcji pochłaniających drgania infradźwiękowe, w tym tworzenie tłumików infradźwięków;
- 4. Tworzenie środków ochrony indywidualnej;
- 5. Medyczne środki zapobiegawcze.
Nieznaczne ograniczenie infradźwięków możliwe jest przy tworzeniu wielowarstwowych kabin izolacyjnych składających się z kilku warstw stopów aluminium lub magnezu, pomiędzy którymi znajdują się materiały porowate (np. elastyczna pianka poliuretanowa). Na zewnętrzne powierzchnie takich kabin nakłada się kilka warstw masy antywibracyjnej.
Jak fundusze indywidualne Dla ochrony zaleca się stosowanie słuchawek i wkładek dousznych, które chronią ucho przed niekorzystnym wpływem towarzyszącego hałasu.
Środki medyczne i profilaktyczne ochrony przed infradźwiękami są podobne do tych podejmowanych w celu ochrony przed hałasem i wymagają przede wszystkim przestrzegania reżimu pracy i odpoczynku oraz zakazu pracy w godzinach nadliczbowych.
Ultradźwięk- drgania sprężyste o częstotliwościach powyżej zakresu słyszalności człowieka (20 kHz), rozchodzące się jako fala w gazach, cieczach i ciałach stałych lub tworzące fale stojące w ograniczonych obszarach tych ośrodków.
Źródła ultradźwięków- wszelkiego rodzaju ultradźwiękowe urządzenia technologiczne, urządzenia ultradźwiękowe oraz sprzęt do celów przemysłowych i medycznych.
Standaryzowane parametry ultradźwięków kontaktowych zgodnie z SN 9-87 RB 98 są to poziomy ciśnienia akustycznego w pasmach 1/3-oktawowych o średniej geometrycznej częstotliwości 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0; 100,0 kHz.
Zabroniony jest bezpośredni kontakt osoby z powierzchnią roboczą źródła ultradźwięków oraz z medium kontaktowym podczas wzbudzania w nim ultradźwięków. Zaleca się korzystanie z pilota; blokady zapewniające automatyczne wyłączenie w przypadku otwarcia urządzeń dźwiękoszczelnych.
Aby chronić dłonie przed niekorzystnym działaniem ultradźwięków kontaktowych w mediach stałych i płynnych oraz przed smarami kontaktowymi, należy stosować nakładki na rękawy, mitenki lub rękawiczki (zewnętrzna gumowa i wewnętrzna bawełniana). Jako środki ochrony indywidualnej stosowane są urządzenia przeciwhałasowe (GOST 12.4.051-87 „Osobista ochrona słuchu. Ogólne wymagania techniczne i metody badań”).
Do pracy ze źródłami ultradźwięków dopuszczane są osoby, które ukończyły 18 rok życia, posiadają odpowiednie kwalifikacje oraz przeszły szkolenie i instruktaż BHP.
Do lokalizacji ultradźwięków konieczne jest stosowanie osłon dźwiękochłonnych, półobudów i ekranów. Jeżeli te działania nie przyniosą pozytywnego efektu, wówczas instalacje ultradźwiękowe należy umieścić w osobnych pomieszczeniach i kabinach wyłożonych materiałami dźwiękochłonnymi.
Działania organizacyjne i zapobiegawcze polegają na instruowaniu pracowników oraz ustalaniu racjonalnych harmonogramów pracy i odpoczynku.
Infradźwięki, ich wpływ na organizm i ochrona przed nimi
Infradźwięki- obszar drgań akustycznych w zakresie częstotliwości poniżej 20 Hz. W warunkach produkcyjnych infradźwięki z reguły łączą się z hałasem o niskiej częstotliwości, a w niektórych przypadkach z wibracjami o niskiej częstotliwości. W powietrzu infradźwięki są pochłaniane w niewielkim stopniu i dlatego mogą rozprzestrzeniać się na duże odległości.
Wielu zjawiskom naturalnym (trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów, sztormy morskie) towarzyszy emisja drgań infradźwiękowych.
W warunkach przemysłowych infradźwięki powstają głównie podczas pracy wolnoobrotowych, wielkogabarytowych maszyn i mechanizmów (sprężarki, silniki spalinowe, lokomotywy elektryczne, wentylatory,
turbiny, silniki odrzutowe itp.) wykonujące ruch obrotowy lub posuwisto-zwrotny z powtarzalnością cykli mniejszą niż 20 razy na sekundę (infradźwięki pochodzenia mechanicznego).
Infradźwięki pochodzenia aerodynamicznego powstają podczas turbulentnych procesów w przepływach gazów lub cieczy.
Zgodnie z SanPiN 2.2.4/2.1.8.10-35-2002 znormalizowane parametry stałego infradźwięku to poziomy ciśnienia akustycznego w pasmach częstotliwości oktawowych o średnich geometrycznych częstotliwościach 2, 4, 8, 16 Hz.
Całkowity poziom ciśnienia akustycznego to wartość mierzona po włączeniu miernika poziomu dźwięku z „liniową” charakterystyką częstotliwościową (od 2 Hz) lub obliczana poprzez sumowanie energii poziomów ciśnienia akustycznego w pasmach częstotliwości oktawowych bez korekcji korekcyjnych; mierzone w dB (decybelach) i oznaczone jako dB Lin.
Zdalne sterowanie infradźwiękowe na stanowiskach pracy, zróżnicowane dla różne typy robót budowlanych oraz dopuszczalne poziomy infradźwięków w pomieszczeniach mieszkalnych, użyteczności publicznej i na terenach mieszkalnych ustala się zgodnie z Zał. 1 do SanPiN 2.2.4/2.1.8.10-35-2002.
Infradźwięki oddziałują niekorzystnie na cały organizm człowieka, w tym na narząd słuchu, zmniejszając wrażliwość słuchową na wszystkich częstotliwościach.
Długotrwałe narażenie organizmu człowieka na wibracje infradźwiękowe odbierane jest jako aktywność fizyczna i prowadzi do zmęczenia, bólów głowy, zaburzeń przedsionkowych, zaburzeń snu, zaburzeń psychicznych, dysfunkcji centralnego układu nerwowego itp.
Wibracje o niskiej częstotliwości z poziomem ciśnienia infradźwiękowego powyżej 150 dB są całkowicie nie do zniesienia dla człowieka.
Środki ograniczające niekorzystny wpływ infradźwięków na pracowników(SanPiN 11-12-94) obejmują: osłabienie infradźwięków u źródła, eliminację przyczyn oddziaływania; izolacja infradźwiękowa; pochłanianie infradźwięków, montaż tłumików; sprzęt ochrony osobistej; profilaktyka medyczna.
Walkę z niekorzystnym wpływem infradźwięków należy prowadzić w tych samych kierunkach, co walkę z hałasem. Najbardziej wskazane jest ograniczenie natężenia drgań infradźwiękowych już na etapie projektowania maszyn lub zespołów. W walce z infradźwiękami pierwszorzędne znaczenie mają metody ograniczające ich występowanie i tłumienie u źródła, gdyż metody wykorzystujące izolację akustyczną i pochłanianie dźwięku są nieskuteczne.
Pomiary infradźwięków przeprowadza się za pomocą mierników poziomu dźwięku (ShVK-1) i filtrów (FE-2).
