Wu теоретически исследовал тепловой поток от горячего предмета к коже при их соприкосновении [3, 4]. В результате этих исследований он вывел формулы для расчета температур на поверхности кожи и внутри нее. При этом, используя значения ожоговых порогов, которые установили Moritz и Henriques, в некоторых случаях возможно рассчитать и температуру поверхности горячих предметов, причиняющих ожог кожи при соприкосновении с ними.
Marzetta разработал прибор, который называется «термостезиометр», измеряющий температуру, возникающую на поверхности кожи при ее контакте с горячим предметом [5].
Siekmann использовал термостезиометр для определения температуры горячих поверхностей, вызывающих ожог кожи при соприкосновении с ними [7]. При этом температуру горячей поверхности он изменял до тех пор, пока термостезиометр не начинал показывать значения температуры, находящейся именно на нижней границе раздела между отсутствием каких-либо повреждений кожи и началом ее обратимого повреждения, определенной Moritz и Henriques [2]. Затем он измерял температуру поверхности уже обычным измерительным прибором. Такие измерения были выполнены для поверхностей из разных материалов и для разных длительностей контакта.
Bauer и Manzinger свои эксперименты проводили на крысах и свиньях [8]. Для разных материалов им удалось установить температуры, которые при контакте кожи животных с соответствующей горячей поверхностью приводили к появлению ожогов разной степени и глубины. Хотя выбранные интервалы для изменения температуры были относительно велики, полученные ими результаты соответствуют результатам Siekmann.
Значения температуры поверхности объекта для начала ожога, полученные Siekmann, при непродолжительных контактах с металлами с точностью от 2 до 3 оС согласуются со значениями, рассчитанными по формулам Wu [7]. При контактах с другими материалами, имеющими меньшую теплопроводность, измеренные и рассчитанные значения согласуются, но не в такой степени, как в случае с металлами. При контакте с материалами, имеющими очень низкую теплопроводность, рассчитанные значения, как правило, выше измеренных. Для таких материалов расчет, очевидно, не дает правильных результатов.
Значения ожоговых порогов, приведенные в настоящем стандарте, основаны на экспериментальных результатах, которые получили Siekmann [7] — для кратковременных контактов и Moritz и Henriques [2] —для продолжительных контактов. Значения ожоговых порогов, особенно при кратковременных контактах, имеют некоторую неопределенность. Эта неопределенность связана с:
неодинаковостью усилий, с которыми происходит контакт;
влажностью или сухостью кожи;
неточностью при научном определении ожогового порога;
объединением в одну группу материалов с несколько отличающимися значениями теплопроводности для упрощения применения стандарта.
Указанные факторы приводят к некоторой неточности при определении ожогового порога. С учетом этой неточности ожоговые пороги на рисунках 2-6 изображены не линиями, а в виде областей. Однако все указанные факторы играют небольшую роль в сравнении с разницей теплопроводности. Поэтому эти области относительно узкие в сравнении с разницей ожоговых порогов для разных групп материалов. Размеры ожоговых порогов для продолжительных контактов определены более точно. Поэтому для этих случаев в настоящем стандарте приведены точные значения.
Поскольку в стандарте рассматриваются лишь поверхности машин, то ожоговые пороги для воды в основной части стандарта не приведены. Однако, если это необходимо, то ожоговые пороги для случая соприкосновения кожи с водой определяют по нижней границе области ожоговых порогов для неизолированных металлов (рисунок 2) и по значениям для металлов без покрытия, приведенным в таблице 1.
Для материалов, которых нет ни на рисунках, ни в таблице 1, значения ожогового порога в некоторых случаях можно получить по 5.3.3. Это возможно, если теплопроводность рассматриваемого материала известна. При этом важнейшей величиной является тепловая инерция, то есть произведение плотности, теплопроводности и удельной теплоемкости [4]. Тепловую инерцию можно определить по таблицам (например, в приложении Е) или измерить. Если же тепловая инерция определенного материала значительно отличается от тепловой инерции указанных в 5.3.3 групп материалов, то значение ожогового порога для такого материала по настоящему стандарту определить нельзя. В таких случаях для определения ожогового порога рекомендуется использовать термостезиометр и метод, указанный в [6] и [7].
В настоящем стандарте рассматриваются лишь значения температуры для ожоговых порогов. Однако, в некоторых случаях определенный интерес представляют и пороги боли, например, если контакт горячей поверхности с кожей предполагается заранее. В таких случаях значения для порогов боли могут быть взяты из [9].
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(обязательное)
ПРИМЕРЫ ДЛИТЕЛЬНОСТЕЙ КОНТАКТА
Для оценки длительности контакта кожи с горячей поверхностью используют значения, приведенные в таблице В.1
Таблица В.1
|
Длительность контакта до |
Примеры соприкосновения с горячей поверхностью |
|
|
случайно |
преднамеренно |
|
|
1 с |
Прикасание к горячей поверхности и быстрое отдергивание вследствие ощущения боли |
— |
|
4 с |
Прикасание к горячей поверхности и замедленная реакция |
Переключение переключателя, нажатие кнопки |
|
10 с |
Падение на горячую поверхность с утратой способности двигаться |
Несколько более длительное переключение переключателя, небольшой поворот маховика, вентиля и т. д. |
|
1 мин |
Поворот маховика, вентиля и т. д. |
|
|
10 мин |
Использование элементов управления (рычагов, рукояток и т. д.) |
|
|
8 ч |
Постоянное использование элементов управления (рычагов, рукояток и т. д.) |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ С
(информационное)
МЕРЫ ЗАЩИТЫ
С.1 Меры защиты от ожогов
С учетом критериев, изложенных в разделе 6, в отдельности или в комплексе могут использоваться указанные ниже меры. При этом преимущество предоставляется техническим мерам.
Технические меры:
снижение температуры поверхности;
применение изоляции (например, деревом, пробкой, фиброй);
применение защитных устройств (экран или ограждение);
изменение структуры поверхности (например, придание шероховатости, нанесение ребер).
Организационные мероприятия:
предупреждающие символы (сигналы предупреждения, визуальные и звуковые сигналы опасности);
инструктаж, обучение;
техническая документация, руководство по использованию.
Меры индивидуальной защиты:
— применение средств индивидуальной защиты.
С.2 Примеры мер защиты
Меры защиты при работе с переносным ручным инструментом, приводимым в действие двигателем внутреннего сгорания
На примере переносного ручного инструмента сдвигателем внутреннего сгорания можно продемонстрировать различные требования, предъявляемые к инструменту с точки зрения мер защиты от ожогов. В предлагаемом для рассмотрения переносном механическом инструменте есть три области, в которых возможно или даже необходимо принятие мер защиты: цилиндр с шумоглушителем, рукоятки и область между ними.
Цилиндр с шумоглушителем
При сгорании топлива в цилиндре значительная часть тепла передается к внешней поверхности цилиндра, и ее необходимо отводить охлаждающим воздухом. Одновременно с этим сквозь шумоглушитель проходят отработанные газы, которые разогревают шумоглушитель до температур, превышающих ожоговые пороги в случае соприкосновения кожи с горячей поверхностью. Мерами защиты от возможности получения ожогов могут быть: соответствующее размещение шумоглушителя за пределами достижимости для оператора и/или применение для цилиндра и шумоглушителя кожуха, исключающего возможность прямого контакта оператора с горячей поверхностью.
Рукоятки
Прикосновение к рукояткам осуществляется сознательно. Поэтому температура поверхности рукояток должна быть настолько низкой, чтобы даже во время длительного контакта не происходило ожогов. Кроме того, температура поверхности в этом случае должна быть ниже болевого порога. Для этого необходимо применение технических мер защиты. Такими техническими мерами могут быть, например, изоляция рукояток от горячей машины или применение материалов с более высокими значениями ожоговых порогов, таких как пластмассы, дерево и т. п. (см. 4.2).
Сопряженная область
Определение мер защиты для сопряженной области между рукоятками и горячим цилиндром или шумоглушителем более сложное. Здесь с особой тщательностью следует рассматривать верхнюю часть горячих деталей, размещенных напротив рукояток. Риск неосторожного прикосновения к этой верхней части больший, чем риск прикосновения к внешней поверхности механизированного инструмента. Одним из таких мероприятий защиты могло бы стать уменьшение вероятности неосторожного контакта с этой верхней частью инструмента. Этого можно достичь или выбором достаточного расстояния между рукояткой и верхней поверхностью горячих деталей, или использованием защитного кожуха для предотвращения возможности неосторожного прикосновения. Другие меры защиты от риска получения ожогов могут быть необходимыми тогда, когда сам защитный кожух имеет температуры более высокие, чем указанные в 4.2. В этом случае защитный кожух должен быть сконструирован так, чтобы его теплопроводность уменьшилась. Этого можно достичь специальной обработкой поверхности, например ее структуризацией, изготовлением ребер или нанесением покрытия.ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ СТАНДАРТА
D.1 Применение для оценки существующих машин
D.1.1 Проблема
Используя машину, рабочие фабрики могут соприкасаться с ее горячими поверхностями. Необходимо определить, какой контакт приведет к ожогу: случайный или сознательный.
D.1.2 Метод
D.1.2.1 Исследование путем различных анализов и, если это возможно, путем наблюдений за обращением рабочего с машиной в процессе работы при нормальных и экстремальных условиях ее эксплуатации. Это позволит идентифицировать те поверхности, с которыми происходит соприкосновение.
D.1.2.2 Определение таких нормальных условий эксплуатации, при которых возникают максимальные температуры поверхности (тех деталей машины, перегрев которых не предусмотрен специально при ее функционировании).
D.1.2.3 Использование машины и возможности получения ожогов обсуждаются, если это возможно, с оператором.
D.1.2.4 Запуск машины при рабочих условиях, указанных в D.1.2.2. Измерение температуры для всех поверхностей, с которыми происходит соприкосновение, в соответствии с 5.2. Во время проведения самих измерений должно гарантироваться соблюдение безопасности.
D.1.2.5 Определение измеренной или оцененной длительности контакта в соответствии с D.1.2.1.
D.1.3 Результаты
Оценка температур должна проводиться отдельно для каждой детали, с которой возможно соприкосновение, сравнением измеренных значений со значениями ожоговых порогов в 4.2. Допустим, что для стеклянной дверцы, к которой можно притронуться непреднамеренно, измерением получено значение температуры поверхности 90 оС. Обращение к рисунку 4 показывает, что даже во время прикосновения в течение 1 с значение 90 оС находится выше верхней границы области ожоговых порогов. Поэтому соприкосновение кожи с этой поверхностью с большой долей вероятности приведет к ожогу.
D.1.4 Объяснение
Хотя каждое решение зависит от целого ряда сопутствующих обстоятельств, все-таки эксплуатация этой машины при указанных условиях должна рассматриваться как неприемлемая. Возможность применения технических мер может быть проверена с использованием данных, указанных в 4.2, и руководства, упомянутого в 6.2 и приложении С.
D.2 Использование для определения предельных значений температуры поверхности
D.2.1 Проблема
Необходимо изготовить новую машину. Для поверхностей, нагрев которых специально не предусмотрен при функционировании машины (например, защитные ограждения), необходимо определить предельные значения температуры.
D.2.2 Метод
D.2.2.1 Определение круга лиц, которые могут соприкасаться с поверхностью. При этом учитываются как те лица, которые будут пользоваться машиной (например, взрослые), так и те, которые, хотя и не будут пользоваться машиной, однако могут с ней контактировать (например, взрослые и дети в домашнем хозяйстве, персонал, который осуществляет уборку помещений, а также текущее обслуживание и ремонт машины на рабочих местах). Проведение анализа для установления круга лиц, которые будут соприкасаться с поверхностью, и вероятности такого соприкосновения.
D.2.2.2 Идентификация материалов, из которых состоит поверхность (например, гладкий эмалированный металл).
D.2.2.3 Оценка обычной и максимальной длительности контакта с помощью анализа (например, 4 с).
D.2.2.4 Выбор приемлемых ожоговых порогов (для этого примера — представлен на рисунках 2 и ЗЬ).
На рисунке 2 указаны ожоговые пороги для металла без покрытия. При длительности контакта в 4 с значения ожогового порога находятся в диапазоне от 58 оС, значение, ниже которого ожога можно не ожидать, и до 64 оС — значение, выше которого можно ожидать появление ожога. На рисунке ЗЬ показано повышение ожогового порога, когда металлическая поверхность покрыта слоем эмали толщиной 160 мкм. При длительности контакта в 4 с такое повышение составляет 2 оС. Поэтому в данном примере область ожоговых порогов находится между значениями температуры 60 °С и 66 оС.
