Innowacyjne środki ochrony indywidualnej dla poprawy bezpieczeństwa i jakości pracy (cz.3)
ŚRODKI OCHRONY OCZU I TWARZY
Aktualnie na świecie znane są rozwiązania wspomagające działanie środków ochrony indywidualnej. Do takich rozwiązań zaliczyć można m.in. systemy do wizualizacji otoczenia użytkownika, a także systemy przekazujące informacje o zagrożeniach za pośrednictwem specjalnych interfejsów wizyjnych. W ramach tego kierunku prowadzone są prace zmierzające do opracowania takiego systemu do zastosowania w środkach ochrony oczu stosowanych podczas spawania, w przestrzeni o ograniczonej widoczności.
System rzeczywistości wzbogaconej zintegrowany z osłoną spawalniczą
(dr inż. Grzegorz Owczarek)
Systemy rzeczywistości wzbogaconej pozwalają na obserwowanie otaczającej rzeczywistości oraz wprowadzenie w pole widzenia dodatkowych informacji. Przyłbice spawalnicze wykonywane są głównie z tworzyw sztucznych metodą wtryskową, przez co zapewniona jest duża sztywność konstrukcji, co pozwala na integrację elementów składowych systemu rzeczywistości wzbogaconej. Informacje, które mogą być wyświetlane wewnątrz przyłbicy spawalniczej, to: natężenie prądu spawania, temperatura w miejscu spawania, wskaźnik metody spawania (np. TIG lub MIG), wskaźnik aktualnego stopnia zaciemnienia, informacja o zagrożeniach dymami spawalniczymi i/lub wybuchem. Dodatkowo możliwe jest jeszcze zapewnienie informacji np. związanych z otoczeniem obszaru spawania lub defektach w spawanym materiale. Przyłbica spawalnicza, oprócz samego wyświetlacza rzeczywistości wzbogaconej, wyposażona jest w czujniki, miniaturową kamerę oraz komputer przetwarzający dane z czujników lub kamery. Zaproponowane rozwiązanie przyczyni się do rozszerzenia funkcji, jaką spełniała do tej pory tradycyjna przyłbica spawalnicza. Nie będzie to już tylko środek służący ochronie oczu i twarzy, lecz również element, dzięki któremu możliwy jest dostęp do ważnych informacji z otoczenia spawania. System rzeczywistości wzbogaconej, zintegrowany z osłoną spawalniczą, może również generować sygnały ostrzegawcze w przypadku, gdy zostanie zaopatrzony w odpowiednie czujniki (np. czujnik dymu rejestrujący przekroczenie wartości maksymalnej dopuszczalnej ekspozycji dymów spawalniczych). Fot. 9.
Fot. 9. Model systemu rzeczywistości wzbogaconej zamontowany w przyłbicy spawalniczej. (A) –obserwacja obszaru spawanego; (B) – wyświetlacz rzeczywistości wzbogaconej, zamontowany we wnętrzu przyłbicy; (C) – obraz widoczny na wyświetlaczu [źródło własne]
Na gorących stanowiskach pracy wyposażonych w źródła intensywnego promieniowania podczerwonego poza częstymi zagrożeniami mechanicznymi (wywołanymi np. odpryskami stopionego metalu i żużlu), iskrami oraz bezpośrednim kontaktem z płomieniem występują zagrożenia ze strony promieniowania optycznego. Zagrożenia termiczne są przyczyną wysuszania śluzówek, oparzeń gałki ocznej, a także powstawania katarakty. Do ochrony przed promieniowaniem podczerwonym służą filtry montowane w okularach, goglach lub osłonach twarzy. Filtry chroniące przed podczerwienią powinny chronić użytkownika przed szkodliwym promieniowaniem podczerwonym, umożliwiając dobre widzenie przedmiotu pracy, a także rozpoznawanie sygnałów bezpieczeństwa.
Interferencyjny filtr blokujący szkodliwe promieniowanie optyczne z zakresu widzialnego (VIS) i bliskiej podczerwieni (NIR)
(dr inż. Grzegorz Gralewicz)
Rozwiązanie zapewnia ochronę oczu przed szkodliwym promieniowaniem optycznym, umożliwiając jednocześnie optymalną obserwację stanowiska pracy. Przedmiotem opracowania jest konstrukcja i technologia wytwarzania powłoki interferencyjnej filtrów stosowanych np. w okularach ochronnych w przemyśle hutniczym. Specjalna powłoka interferencyjna zapewnia ochronę oczu przed szkodliwym promieniowaniem podczerwonym występującym na stanowiskach pracy, a jednocześnie pozwala na regulowanie poziomu przepuszczania promieniowania widzialnego. Dzięki temu uzyskuje się znacznie wyższy komfort obserwacji środowiska pracy, w porównaniu z dotychczas stosowanymi filtrami. Opracowana technologia umożliwia nanoszenie powłoki na podłoża o dużej wytrzymałości, dzięki czemu wytworzone filtry ochronne są odporne na oddziaływanie czynników mechanicznych (iskry, odpryski, itp.), co zwiększa bezpieczeństwo pracowników. Konstrukcja i technologia opracowanych filtrów interferencyjnych została zgłoszona do Urzędu Patentowego RP (zgłoszenie nr P-401213). Na fot.10 przedstawiono filtr interferencyjny zamontowany w okularach ochronnych przeznaczonych dla pracowników narażonych na promieniowanie podczerwone.
Fot.10. Filtr interferencyjny o stopniu ochrony zamontowany w okularach ochronnych.
Nowa konstrukcja filtrów została wyróżniona złotym medalem na międzynarodowym konkursie innowacji „BRUSSELS EUREKA”, który odbył się w ramach 61. Targów BRUSSELS INNOVA w listopadzie 2012 r.
SPRZĘT OCHRONY UKŁADU ODDECHOWEGO
Specyfika środowiska pracy w podziemnych zakładach górniczych i występujące zagrożenie wybuchem, a także skutki katastrof górniczych wskazują na potrzebę wzbogacania tradycyjnych funkcji środków ochrony indywidualnej o takie właściwości, aby gwarantowały one nie tylko ochronę podczas typowych działań związanych z pracą wydobywczą, ale zapewniły możliwość przetrwania w sytuacjach katastrof. Obecnie w kopalniach jako sprzęt ucieczkowy najczęściej stosowane są tlenowe aparaty ucieczkowe z tlenem chemicznie związanym lub ze sprężonym tlenem, spełniające wymagania normy europejskiej EN 13794:2002. Charakteryzują się one czasem ochronnego działania od 30 do 60 minut i masą w granicach od 3 do 5 kg. Norma ta nie określa jednak czasu zadziałania aparatu, a więc czasu, jaki musi minąć od aktywacji/uruchomienia aparatu do chwili, gdy użytkownik będzie mógł wykonać pierwszy wdech z aparatu. Jak pokazuje praktyka, czas ten w niektórych przypadkach może dochodzić nawet do 60 sekund. Często wymagane jest wykonanie od 3 do 5 wydechów do aparatu w celu jego aktywacji, co w sytuacji katastrofy górniczej może być szczególnie niebezpieczne dla pracownika.
System natychmiastowego zadziałania ucieczkowego sprzętu do ochrony układu oddechowego przed tlenkiem węgla i poparzeniem dróg oddechowych do stosowania w podziemnych zakładach górniczych
(mgr Krzysztof Makowski)
Ucieczkowy aparat tlenowy z systemem będzie miał wbudowany innowacyjny układ startujący. Układ ten zapewni wypełnienie aparatu gazem do oddychania i aktywuje złoże tlenotwórcze od razu w chwili otwarcia aparatu. Jak wykazały wstępne badania, aparat z ww. systemem umożliwia użytkownikowi wykonanie pierwszego wdechu z aparatu w czasie krótszym niż 6 sekund od momentu otwarcia aparatu. Biorąc pod uwagę gwałtowność zjawisk towarzyszących katastrofom górniczym, wyposażenie górników w lżejsze aparaty o natychmiastowym zadziałaniu, których stan będzie regularnie monitorowany, może w sposób znaczący przyczynić się do zwiększenia szans przeżycia w warunkach zagrożenia w podziemnych zakładach górniczych.
Bioaktywny i biodegradowalny sprzęt ochrony układu oddechowego
(dr inż. Katarzyna Majchrzycka)
Ze względu na wzrastającą rolę ekologii i ochrony środowiska naturalnego dla kształtowania zdrowia społeczeństwa podjęto działania zmierzające do wykorzystania polimerów biodegradowalnych do produkcji sprzętu ochrony układu oddechowego, przeznaczonego do ochrony przed mikroorganizmami. Sprzęt ten, jednorazowego użycia, stosowany jest w służbie zdrowia, a także przez szeroką grupę odbiorców prywatnych podczas epidemii grypy. Ze względu na fakt, że wśród chorób zawodowych dominują choroby zakaźne oraz ich następstwa (28 proc.), stosowanie przez pracowników bioaktywnych i biodegradowalnych środków ochrony przyczyni się do zmniejszenia liczby przypadków zachorowań. Filtry i półmaski filtrujące, zróżnicowane pod względem skuteczności zatrzymywania bioaerozolu, charakteryzują się bioaktywnością w odniesieniu do bakterii gram dodatnich i gram ujemnych oraz biodegradacją w warunkach kompostowych. Prace prowadzono gównie w kierunku wprowadzenia w strukturę włókniny melt-blown substancji bioaktywnych w postaci biocydów, odpowiednio dobranych pod względem oddziaływania ze środowiskiem kompostowym, w którym zachodzi bio-rozkład zużytego sprzętu.
Badania laboratoryjne prowadzone w CIOP-PIB, dotyczące zarówno środków ochrony indywidualnej wycofanych z użytkowania, jak i nowych, poddanych przyspieszonemu starzeniu, wykazały, że do głównych czynników powodujących utratę właściwości ochronnych należy: promieniowanie słoneczne, niskie i wysokie temperatury oraz wilgoć, oddziaływania mechaniczne: tarcie, przecinanie, przebijanie itp., wnikanie pyłu w struktury materiałów włókienniczych, oddziaływanie agresywnych substancji chemicznych. Nierzadko tzw. zużycie materiałów jest bardzo trudne albo nawet niemożliwe do wykrycia przez użytkownika. Ze względu na wagę i złożoność tej kwestii uzasadnione jest poszukiwaniem rozwiązań umożliwiających monitorowanie czasu użytkowania środków ochrony indywidualnej. Jedną z propozycji jest system automatycznej identyfikacji i monitorowania czasu użytkowania środków ochrony indywidualnej (przechowywania, stosowania w warunkach środowiska pracy, konserwacji).
System automatycznej identyfikacji i monitorowania czasu użytkowania środków ochrony indywidualnej
(Dr inż. Grzegorz Gralewicz)
Głównym założeniem proponowanego rozwiązania jest wykorzystanie technologii RFID (ang. RFID – Radio Frequency Identyfication), czyli oznakowanie środków ochrony indywidualnej znacznikami elektronicznymi (tagami). Znacznik składa się z układu scalonego, wyposażonego w kilkukilobajtową pamięć flash, w której zapisywane są dane o monitorowanym środku ochrony indywidualnej (np. producent, parametry itp.) oraz z anteny. Wbudowana w znacznik antena przekazuje informacje zapisane w znaczniku do czytnika, a następnie trafiają one do bazy danych zapisanej na serwerze. Aplikacja komputerowa, zainstalowana na serwerze, przetwarza te dane, a następnie są one wizualizowane na ekranie komputera (terminal użytkownika). Schemat zasady działania przedstawiono na fot. 11.
W zakresie prac badawczych ukierunkowanych na rozwój innowacyjnych środków ochrony indywidualnej na podkreślenie zasługują wyniki projektu pt. „Intelligent PPE system for personnel in high risk and complex environments (i-Protect)”, realizowanego w zakresie 7 Programu Ramowego UE (Nr projektu 229275). Projekt dotyczy opracowania systemu opartego na integracji zaawansowanych rozwiązań technicznych i nowych technologii z tradycyjnymi konstrukcjami środków ochrony indywidualnej, w celu uzyskania aktywnej ochrony pracowników w środowisku pracy o zwiększonym stopniu ryzyka. Przewidywanymi odbiorcami nowych rozwiązań są grupy interwencyjne z obszaru ratownictwa chemicznego, górniczego oraz straży pożarnej. Projekt jest realizowany z udziałem 16 instytucji partnerskich z 7 krajów UE, wśród których jest 6 jednostek badawczo-rozwojowych, 8 przedsiębiorstw i 3 organizacje użytkowników. Koordynatorem projektu jest CIOP-PIB. W ramach projektu opracowano czujniki z wykorzystaniem włókien optycznych do monitorowania najważniejszych parametrów fizjologicznych ratowników (częstotliwość oddechu, częstotliwość skurczów serca, temperatura ciała) oraz czujniki do pomiaru i monitorowania najważniejszych parametrów środowiska pracy (temperatura zewnętrzna, poziom stężenia tlenu, stężenie wybranych gazów toksycznych: chlor, siarkowodór, amoniak, tlenek i ditlenek węgla, metan). Do opracowania ścieżek przewodzących i czujników wybranych gazów są stosowane nanomateriały. Opracowana została także sieć komunikacyjna oraz moduł do transferu danych między ratownikami a centrum koordynującym i wspomagającym działanie ratowników. Ogólną ideę projektu i-Protect prezentuje fot. 12.
Rys. 12. Koncepcja projektu i-Protect [źródło własne]
Na podstawie danych (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/innovation/policy/lead-market-initiative/protective-textiles/index_en.htm) można oszacować, że rynek produktów, jakimi są środki ochrony indywidualnej, kształtuje się w UE, na poziomie 8 bilionów EUR. Wynika to z faktu, że około 200 tyś zawodów jest związanych bezpośredni lub pośrednio ze stosowaniem tych wyrobów w środowisku pracy. Jednocześnie obserwowany jest stały wzrost eksportu tych wyrobów poza rynek UE. Szacuje się, że eksport może powiększyć się o około 50 proc. w następnych 5-10 latach. Perspektywa ta związana jest z rozwojem oryginalnych technologii oraz adaptacją high-tech technologii z branży wojskowej i przemysłu kosmicznego. Tym bardziej, że stosowanie środków ochrony indywidualnej jest coraz powszechniejsze także w sferze pozazawodowej. Dotyczy to sportu i rekreacji, gdzie nowe, ekstremalne sporty oraz wzrost świadomości i kultury społeczeństwa sprzyja rozwojowi siły nabywczej. Należy zatem mieć nadzieję, że krajowi producenci środków ochrony indywidualnej, działający w ramach wspólnego rynku UE, będą zainteresowani skorzystaniem z oferty innowacyjnych rozwiązań, zarówno w zakresie nowych wyrobów, jak i metod badań. Należy podkreślić, że proponowane metody rozszerzają, w stosunku do wymagań zawartych w dyrektywie 89/686/EWG, zakres informacji o wyrobie. W szczególności dodatkowe informacje, np. o przewidywanym czasie bezpiecznego stosowania środka ochrony, mogą zostać umieszczone w informacji producenta, a tym samym wspomóc pracodawców w zapewnieniu warunków do bezpiecznego stosowania środków ochrony indywidualnej.
Publikacja opracowana na podstawie wyników II etapu programu wieloletniego pn. „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, finansowanego w latach 2011-2013 w zakresie zadań służb państwowych przez Ministerstwo Pracy i Polityki Społecznej, a w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych – ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego/Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Koordynator programu: Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy.
Odzież chroniąca przed zimnem z systemem aktywnej termoregulacji została opracowana w ramach projektu rozwojowego Nr 13936 pt. „Odzież chroniąca przed zimnem z systemem aktywnej termoregulacji”, realizowanego w ramach przedsięwzięcia „Inicjatywa Technologiczna I” organizowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
więcej na stronie: www.pracaizdrowie.com.pl
Dołącz do nas