کارگاه آموزشي تنش هاي حرارتي در محيط کار

1. کارگاه آموزشي تنش هاي حرارتي در محيط کار مدرس: حميدرضا حيدري عضو هيئت علمي گروه بهداشت حرفه اي دانشگاه علوم پزشکي قم

2. Section 2

3. ارزيابي استرس هاي حرارتي 45 شاخص در بين سالهاي 1905 تا 2005

5. شاخص هاي ارزيابي استرس و استرين حرارتي شاخص هاي تحليلي • شاخص تنش حرارتي (ITS) • شاخص ميزان تعريق مورد نياز (SWreq) • شاخص تنش گرمايي (HSI) شاخص هاي تجربي • شاخص دماي مؤثر (ET) • شاخص دماي مؤثر تصحيح شده (CET) • شاخص ميزان عرق پيش بيني شده 4 ساعت ((P4SR • شاخص گرمايي دماي تر گويسان (WBGT)

6. HSI (Heat Stress  Index) • اين شاخص در سال 1950 توسط هچ و بلدينگ تدوين شد . شاخص HSI بصورت زير تعريف مي شود : • HSI مساوي است با نسبت مقدار عرقي كه براي تنظيم دماي بدن بايد بخار شود (Ereq) به حداكثر مقدار عرقي كه در شرايط محيط كار مي تواند از بدن دفع گردد(Emax)يعني : HIS = (Ereq/ Emax) × 100

7. AET (Allowable  Exposure  Time) • يكي ديگر از كاربردهاي شاخص HSI علاوه بر تعيين ميزان استرس گرما محاسبه زمان تماس مجاز با گرماست . براي تعيين زمان تماس مجاز از رابطه زير استفاده مي شود . در اين رابطه AET زمان تماس بر حسب دقيقه مي باشد .  AET= 2440/ Ereq- Emax w/m2 بر حسب EreqوEmax بر حسب دقيقهAET

8. AET (Allowable  Exposure  Time) • با بدست آورد مدت زمان مجاز مواجهه و کسر آن از 8 ساعت کار، مدت زمان استراحت مشخص مي گردد که بايد با نسبت هاي مساوي در 8 ساعت تقسيم گردد. AET = 250 x 60 / Ereq- Emax Btu/h بر حسب Ereq و Emax رابطه فوق زماني کاربرد دارد که مقدار HSI بالاتر از 100 باشد يا Ereq > Emax باشد. در غير اينصورت مقدار AET منفي مي باشد که نشان دهنده امکان انجام 8 ساعت کار ممتد است.

9. SWreq • شاخص SWreq، يک استرين حرارتي (عرق) را اندازه گيري مي کند. • SWreqميزان حرارتي است (W) که به ازاي هر گرم عرق در هر ساعت از واحد سطح پوست تبخير مي گردد. • هر واحد آن (w/m21) با g/m2.h 1.47 عرق براي يک فرد استاندارد (سطح بدن برابر 1.8 متر مربع) و 2.6 گرم بر ساعت عرق، معادل مي باشد. Swreq = Ereq /rreq rreq: کارايي تبخير عرق

10. Predicted Heat Strain (PHS) • The standard ISO 7933 “Analytical Determination and Interpretation of the Thermal Stress based on the calculation of Required Sweat Rate” was published for the first time in 1989. • The Required Sweat Rate model was revised and renamed Predicted Heat Strain (PHS)ISO/FDIS7933:2004 as it predicts the physiological parameters (sweat rate and rectal temperature) minute per minute according to the working conditions.

11. OI (WD)شاخص آکسفورد • اين شاخص زمان تحمل را در مورد افراد سازش يافته براي کار کوتاه مدت در شرايط خيلي گرم پيش بيني مي نمايد. • کاربرد: افراد ناجي، بويژه در معادن که با لباس مجهز به سيستم هوادهي، فعاليت مي نمايند، کاربرد زيادي دارد. • جايي که محيط داراي تابش هاي حرارتي بالايي است مناسب نيست. • WD= 0.15 ta + 0.85 tnw WD: شاخص آکسفورد (زمان مجاز مواجهه در محيط هاي خيلي گرم) (min)

12. (B4SRميزان عرق 4 ساعته پايه ( مقدار اين شاخص برابر با ميزان عرقي است که توسط يک فرد جوان سالم و سازش يافته که در محيطي گرم قرار گرفته در طي مدت 4 ساعت توليد مي شود (در واقع اين شاخص با بررسي استرين به استرس پي مي برد). با تعيين B4SR با توجه به نوع لباس و فعاليت فرد، ميزان P4SR (ميزان عرق پيش بيني شده 4 ساعته) قابل محاسبه است. فاکتورهاي مؤثر در محاسبه اين شاخص: • دماي خشک • دماي تر • سرعت جريان هوا • دماي تابشي • نوع لباس • ميزان متابوليسم کاري

14. دستورالعمل اجرايي اندازه گيري شاخصWBGT شاخص WBGT با استفاده از فرمولي که عوامل زير را در نظر مي گيرد، محاسبه مي شود: • دماي هوا • سرعت جريان هوا • دماي تابشي • خنک شدن بدن بخاطر تبخير عرق

15. مرحله اول: اندازه گيري پارامتر هاي محيطي • بطور کلي مقدار WBGT را مي توان توسط: 1- دستگاه WBGT meter بصورت مستقيم 2- يا با استفاده از سه دماسنج خشک، تر و گويسان، تعيين و پس از محاسبه از طريق فرمولWBGT،ارائه نمود.

16. تجهيزات مورد نياز

17. برخي مدلهاي رايج WBGT meter

18. زمان اندازه گيري • در اندازه گيري پارامتر هاي مختلف تعيين شاخصهاي استرس حرارتي، بايد بد ترين شرايط زماني و مکاني از لحاظ استرس حرارتي مد نظر قرار گيرد. • به عنوان مثال چنانچه کارگران يک صنعت در کل سال کار يکساني انجام مي دهند، و کار آنها بگونه اي نيست که بصورت مقطعي و يا فصلي در معرض گرما قرار بگيرند، بديهي است اندازه گيري استرس هاي حرارتي مي بايست لزوما در فصل گرم سال که بيشترين استرسهاي حرارتي را متحمل مي شوند، اندازه گيري شود. • مناسب ترين روش اندازه گيري در ساعات متفاوت و ايستگاههاي مختلف کاري در هر نوبت کاري است.

19. زمان اندازه گيري در مشاغل روباز • بطور کلي اندازه گيري استرس هاي حرارتي در مشاغل روباز به هيچ وجه در فصول سرد سال مورد تاييد نمي باشد زيرا اين مشاغل حتي در صورت وجود فرايند هاي گرمازا در ذات شغل (مانند آسفالت کاران)، بسيار تحت تاثير شرايط جوي و محيطي قرار مي گيرند.

20. زمان اندازه گيري • در مشاغل سرپوشيده نيز اندازه گيري ها مي بايست در فصول گرم سال (بدترين وضعيت) انجام شود. در صورتي که احتمال مي رود در برخي مشاغل سرپوشيده، حتي در فصل سرد سال نيز مقادير WBGT بالاتر از حد مجاز باشد، اندازه گيري در فصل سرد سال نيز ضروري بوده وليکن رافع اندازه گيري در فصل گرم نمي باشد. • در هر صورت، دماسنجها بايد در وضعيتي قرار داده شوند که مقادير قرائت شده از روي آنها نمايانگر شرايطي باشد که شاغلين تحت آن شرايط کار يا استراحت مي نمايند.

21. در چه ارتفاعي نمونه برداري کنيم؟ • اندازه گيري دماهاي مورد نظر جهت محاسبه WBGT بايد در ارتفاعي متناظر با ارتفاع شکم کارگر صورت گيرد. براي حالت نشسته در ارتفاع حدود 0/6 متر و براي حالت ايستاده در ارتفاع حدود 1/1 متر توصيه شده است. • در صورتيکه محيط نامتجانس باشد (محيطي که اختلاف پارامتر هاي اندازه گيري شده آن بيش از 5% باشد)، مي بايست اندازه گيري ها در سه ارتفاع مقابل صورت، شکم و قوزك پاي کارگر صورت گيرد که براي افراد نشسته به ترتيب برابر 1/1 ، 0/6 و 0/1 متر و براي افراد ايستاده به ترتيب برابر 1/7، 1/1و 0/1 مي باشد. • پس از تعيين ميزان WBGT در هر ارتفاع، مقدار ميانگين آن براي هر ايستگاه کاري از رابطه زير محاسبه مي شود: WBGT= WBGT Head + 2 WBGT abdomen + WBGT foot / 4

22. متوسط وزني زماني شاخص WBGT • هنگامي که شرايط حرارتي کارگاه نوسانات شديدي داشته باشد و يا کارگر در بازه هاي زماني مختلف از شيفت کار خود با شرايط حرارتي متفاوتي مواجهه داشته باشد، مي بايست متوسط وزني زماني شاخص WBGT از رابطه زير محاسبه گردد: • WBGT1,WBGT2,….., WBGTn: مقدار WBGT اندازه گيري شده يا محاسبه شده • t1,t2, …………, tn: مدت زمان متناظر با هر مقدار WBGT اندازه گيري شده يا محاسبه شده • در طول يک دوره زماني يک ساعته (براي کارهاي مداوم) • و دو ساعته (براي کارهاي متناوب)

23. اندازه گيري WBGT در دو محيط روباز و سرپوشيده • محيط هاي روباز با مواجهه مستقيم نور خورشيد: WBGT= 0.7 Tnw + 0.2 Tg + 0.1 Ta • محيط هاي سرپوشيده يا بدون مواجهه مستقيم با نور خورشيد (فضاهاي روباز سايه و يا هواي ابري): WBGT= 0.7 Tnw + 0.3 Tg • Tnw: دماي تر طبيعي (ºC) • Tg: دماي گويسان (ºC) • Ta: دماي هوا (ºC) دقت در انتخاب نوع محيط در دستگاه اندازه گيري

24. ساير اطلاعات • ساير اطلاعاتي که براي ارائه يک گزارش مطلوب از وضعيت استرسهاي حرارتي مورد نياز مي باشد عبارتند از: • درصد رطوبت نسبي هوا • ميزان متابوليسم (بار کاري فرد يا ميزان فعاليت) • مقاومت عايقي لباس • استفاده يا عدم استفاده از وسايل حفاظت فردي • اطلاع از وضعيت سازش افراد با گرما • و برنامه کار و استراحت افراد مي باشد

25. محدوديتهاي شاخص WBGT • محيط هاي با رطوبت هاي بسيار بالا • سرعت جريان هاي بسيار کم • از محدوديتهاي کاربرد اين شاخص محسوب مي شود اندازه گيري رطوبت هوا و سرعت جريان هوا قبل از سنجش WBGT توصيه مي شود. • خاطر نشان مي گردد در چنين محيط هايي به علت رطوبت بالا و سرعت پايين جريان هوا، تبخير عرق به خوبي صورت نمي گيرد و ممکن است عليرغم مناسب بودن و مجاز بودن شاخص WBGT، افراد همچنان از استرس هاي حرارتي رنج ببرند. براي چنين شرايطي استفاده از شاخص هاي استرين حرارتي مانند شاخص استرين حرارتي پيش بيني شده (PHS) توصيه مي شود. • - Predicted Heat Strain (PHS)

26. خطاهاي اندازه گيري و کاليبراسيون • خطاي اندازه گيري فرد اندازه گيري کننده • استفاده از وسايل سنجش غير کاليبره • و غير استاندارد بودن وسايل سنجش استرس هاي حرارتي هر يک مي تواند خطاهاي بزرگي را در برآورد استرس هاي حرارتي محيط کار ايجاد نمايد. • کاليبراسيونmeter WBGT مي بايست در اتاقهاي کنترل شده دمايي که کليه پارامتر هاي محيطي شامل دماي هوا، دماي تابشي، سرعت جريان هوا و رطوبت نسبي تحت کنترل باشد و امکان ايجاد شرايط ترکيبي اين عوامل با دقت بالا فراهم باشد، انجام گيرد..

27. مرحله دوم: برآورد ميزان متابوليسم يا تعيين طبقه بار کاري

28. متابوليسم • فرايندي بيومکانيکي است که به عنوان يک واکنش شيميايي جامع براي تبديل مواد غذايي و اکسيژن به کار مکانيکي تعريف مي شود. سوخت و ساز بدن به معني کليه واکنش هاي شيميايي در تمام سلول هاي بدن است. • متابوليسم (ميزان سوخت و ساز) به صورت انرژي در واحد سطح بدن در ساعت kcal/hr.m2 بيان ميگردد.

29. متابوليسم پايهBasal Metabolic Rate • ميزان انرژي لازم براي حفظ اعمال حياتي بدن در حالت استراحت و درازکش بعد از 12 ساعت گرسنگي و 8 ساعت استراحت است و به عواملي چون سن، جنس، قد و وزن بستگي دارد. • متابوليسم بازال هر فرد برابر است با مقدار انرژي مصرفي تقسيم بر سطح بدن فرد

30. با توجه به آنکه اندازه گيري مستقيم ميزان متابوليسم در محيط کار به علت نيازمندي به تجهيزات پيشرفته، امکان پذير نمي باشد، برآورد ميزان گرماي توليد شده متابوليکي توسط استاندارد ISO-8996 انجام مي گيرد. • ISO- 7243 روشي را براي انتخاب ميزان متابوليسم در 5 طبقه فراهم مي کند. اطلاعات دقيق تر در اين زمينه توسط استاندارد ISO- 8996ارائه شده است. • بايد دقت شود تا ميزان متابوليسم به نزديکترين مقدار واقعي برآورد گردد، در غير اينصورت خطاي بزرگي در ارزيابي استرس حرارتي ايجاد خواهد شد. • مقادير ميزان متابوليسم بر اساس حرفه، نوع کار، شدت کار، وضعيت قرارگيري بدن، و نوع فعاليت در جداولي ارائه شده است.

31. ميزان متابوليسم بر اساس نوع فعاليت

32. جدول مقادير استاندارد ISO در مورد شاخص WBGT بر اساس طبقه ميزان متابوليسم *منظور از فرد ساازش يافته کسي است که 7 روز با گرما مواجهه پياپي داشته باشد. **حرکت هوا را زماني محسوس در نظر مي گيرند که ميزان آن از 0/5 متر بر ثانيه بيشتر باشد.

33. توجه به سطح بدن در برآورد متابوليسم • سطح بدن يک مرد استاندارد (قد= 1/70 ، وزن = 70 کيلوگرم) 1/8 متر مربع مي باشد. براي افرادي با قد و وزن متفاوت با مقادير استاندارد، مي توان سطح بدن را از رابطه زير بدست آورد و مقادير بدست آمده را در ميزان متابوليسم وي ضرب نمود. در اينصورت طبقه بندي متابوليسم با توجه به جدول فوق انجام گيرد. S= 0.007184 × W0.425 × H0.725 • W: وزن بدن (kg) • H: قد (cm) • S: سطح بدن بر حسب متر مربع

34. متوسط زماني متابوليسم • در صورتيکه افراد طي شيفت کار، فعاليت هاي مختلفي را در مدت زمانهاي متفاوت انجام دهند، متوسط زماني متابوليسم آنان را مي توان از رابطه زير محاسبه نمود و مقدار MTWAرا در ارزيابي WBGT لحاظ نمود. MTWA= (M1×T1)+ (M2×T2)+……..+ (Mn×Tn) / T1+T2+……..+Tn

35. اثر لباس در برآورد ميزان متابوليسم • نوع لباسي که فرد به تن دارد براي مثال وزن لباس و مقاومتي که در برابر حرکت براي فرد ايجاد مي کند، مي تواند در برآورد ميزان متابوليسم نقش داشته باشد. • اين مسئله بويژه زماني که فرد از وسايل حفاظت فردي استفاده مي کند بايد مورد توجه قرار گيرد. • استاندارد BS-7963 (2000) در جدولي ميزان افزايش متابوليسم به خاطر استفاده از وسايل حفاظت فردي مختلف را ارائه نموده است

36. مرحله سوم: برآورد مقاومت حرارتي لباس • مقادير استاندارد WBGT بر اساس پوشش معادل 0/6 کلو مي باشد. در صورتي که فرد لباسي با مقاومت حرارتي متفاوت از مقدار فوق پوشيده باشد، مقادير استاندارد تغيير مي نمايد. • بنابراين توصيه مي شود در مواردي که فرد لباسي غير از لباس سبک (0/6 کلو) به تن دارد با استفاده از جدول ضريب اصلاحي مربوطه را در مقدار استاندارد WBGT اعمال نمايد. • براي اطلاع دقيق از مقدار مقاومت حرارتي لباس (کلو) مي توان به مقادير ارائه شده در استاندارد ISO-9920 مراجعه نمود.

37. اصلاح WBGT با توجه به نوع لباس

38. مرحله چهارم: تعيين نوع برنامه کار و استراحت افراد • يکي ديگر از پارامتر هايي که در هنگام ارزيابي ميزان WBGT مي بايست مورد توجه قرار گيرد، نوع برنامه کار و استراحت افراد در معرض گرما است. براي اين منظور جداول استانداردي ارائه شده است که با توجه به برنامه کار و استراحت، ميزان متابوليسم و سازش يافته بودن يا نبودن افراد در معرض گرما، مقادير مجاز WBGT تعيين خواهد شد. • مقادير ذكر شده براي كار مداوم وقتي قابل اجرا است كه برنامه کار و استراحت براي 5 روز در هفته و 8 ساعت كار روزانه با دو توقف كوتاه مدت هر يک حدود پانزده دقيقه، يک نوبت در صبح و يک نوبت در بعد از ظهر و يک توقف طولاني تر حدود نيم ساعت براي ناهار همراه باشد.

39. مقادير استاندارد WBGTبا توجه به برنامه کار و استراحت

40. نکات مهم • تراز عمل در واقع مشابه شرايط افراد سازش نيافته است و شرايطي را توصيف ميكند كه درحدود توصيه شده برنامه هاي پيشگيرانه كنترل مديريتي و پايش فردي در استرس حرارتي بكار گرفته شود. • حدود فوق براي افراد سالم، با لباس سبک (کلو برابر 0/6) و در صورت مصرف کافي آب در حين فعاليت ارائه شده اند. • برنامه ارائه شده در جدول فوق براي هر ساعت از کار مي باشد. • مقادير ارائه شده در جدول با هدف حفظ اکثر کارگران از بيماريهاي مرتبط با گرما معين شده اند. چنانچه هدف در محيط کار (بويژه محيط هاي اداري، بيمارستاني، رفاهي و غيره) فراهم نمودن آسايش حرارتي و جلوگيري از ايجاد ناراحتي يا عدم آسايش حرارتي باشد، مي بايست مقادير کمتر از آن مورد توجه قرار گيرد.

41. Example

43. اندازه گيري پاسخ هاي فيزيولوژيکي • زماني که شرايط کار بالاتر از حدود مجاز مواجهه با گرما است و يا در شرايطي که ارزيابي دقيق استرس هاي حرارتي امکان پذير نيست، اندازه گيري پاسخهاي فيزيولوژيکي توصيه مي شود.

44. پاسخ هاي فيزيولوژيکي در شرايط استرس حرارتي • دماي سطحي پوست • دماي عمقي (دماي رکتال) • دماي پرده صماخ • دماي دهاني • ميزان تعريق • ضربان قلب • فشار خون

45. Thermal image

46. Auditory canal temperature

47. Heart Rate monitor

48. Stop the work when: