Poznaj elementy oceny środowiska pracy oraz wydatku energetycznego

07.07.2017AKTUALNE

Poznaj elementy oceny środowiska pracy oraz wydatku energetycznego

Jednym z elementów oceny środowiska pracy są czynniki psychofizyczne. Z tymi czynnikami związany jest bezpośrednio wydatek energetyczny, którego określenie pozwala ustalić np. stanowiska pracy, na których powinien być wydawany posiłek profilaktyczny. Zastanówmy się więc, co składa się na owe czynniki psychofizyczne i czym jest wydatek energetyczny. Poznajmy również procesy związane Z wytwarzaniem energii zachodzące w organizmie człowieka.

Korzyści 

Informacje zawarte w tym artykule ułatwią Ci:

  • Określenie wydatku energetycznego na danych stanowiskach pracy

  • Ustalenie faktycznego obciążenia fizycznego pracowników

  • Ocenę środowiska i warunków pracy

Oceniając środowisko pracy, należy wziąć pod uwagę obciążenia fizyczne i psychiczne, na które narażony jest pracownik.

Obciążenie fizyczne

Analizując jedynie aktywność zawodową człowieka, związaną z obciążeniem fizycznym, można dojść do wniosku, że jest ona możliwa dzięki właściwościom układu mięśniowo-szkieletowego i energii wytwarzanej przez organizm w wewnętrznych przemianach energetycznych.

Natomiast w celu pełnej oceny obciążenia fizycznego niezbędne jest określenie i zbadanie:

  • wysiłku dynamicznego,

  • wysiłku (obciążenia) statycznego,

  • monotypii.

Na wielkość obciążenia fizycznego mają również wpływ inne elementy, takie jak:

  • organizacja pracy,

  • pozostałe czynniki materialnego środowiska pracy (mikroklimat, hałas, oświetlenie, zapylenie itp.),

  • indywidualne cechy pracownika (wiek, płeć, stan zdrowia, wydolność fizyczna, pojemność płuc, obciążenia genetyczne itp.).

Obciążenie statyczne

Wysiłek, podczas którego utrzymywany jest skurcz izometryczny mięśnia (wzrost jego napięcia bez zmian długości), to wysiłek statyczny (praca statyczna). Długość czasu wykonywania wysiłku statycznego jest tym większa, im mniejszy procent maksymalnej siły mięśni zaangażowanych w ten wysiłek stanowi siła zużywana na jego wykonanie (np. utrzymywanie ciężarów, przytrzymywanie przycisku, stanie).

Obciążenie pracą statyczną charakteryzowane jest więc procentem maksymalnej siły mięśniowej (MVC), zaangażowanej podczas wykonywania ocenianej pracy. Według standardów CEN „Ergonomics” (z ang. European Committee for Standardization – podkomisja ergonomiczna Europejskiego Komitetu Standaryzacji) praca statyczna bez objawów zmęczenia przy pracy krótkotrwałej może być wykonywana, jeżeli jej udział nie przekracza 15% maksymalnej siły zaangażowanych grup mięśni. Dla pracy długotrwałej wielkość ta nie może przekraczać 5% MVC.

Monotypia

Proces wykonywania czynności, które powtarzają się w odstępach krótszych niż 5 min, to monotypia. Jeżeli częstotliwość angażowania tych samych mięśni jest większa niż 40 razy na minutę, wysiłek taki ma charakter wysiłku statycznego.

Kryterium oceny obciążenia monotypią jest analiza czasu wykonywania czynności, pozycji, w jakiej jest ona wykonywana, zaangażowania siły i częstości powtarzania obciążenia zewnętrznego.

Tabela 1. Ocena obciążenia monotypią w ciągu zmiany roboczej

Stopień uciążliwości

Liczba powtórzeń operacji

Siła < 10 kg

Siła > 10 kg

Mały

800

300

Średni

801–1600

301–800

Duży

> 1600

> 800

Koszt energetyczny pracy

Całkowita ilość energii wydatkowanej przez organizm na wykonanie określonej pracy to koszt energetyczny pracy.

Wysiłek dynamiczny

Obciążenie wysiłkiem dynamicznym, związanym z wykonywaną pracą, charakteryzowane jest wartością wydatkowanej przez organizm energii. Miarą tego jest wydatek energetyczny.

Wydatek energetyczny

Natomiast ilość energii cieplnej produkowanej przez organizm podczas wykonywania jakiejkolwiek czynności, w tym związanej z wykonywaną pracą, to wydatek energetyczny. Stanowi on podstawę oceny kosztu energetycznego takiej pracy, wg jej uciążliwości.

Ważne

Wydatek energetyczny nie charakteryzuje w sposób obiektywny rzeczywistego obciążenia pracownika, związanego z wykonywaną przez niego pracą. Stanowi on jednak wystarczająco dokładne kryterium przyjmowane w odpowiednich przepisach.

Każda praca fizyczna wymaga zaangażowania fizjologicznego i biomechanicznego systemu organizmu, w tym szczególnie układów:

  • oddechowego,

  • mięśniowo-szkieletowego,

  • krążenia,

  • nerwowego.

Wywołuje to zwiększone zapotrzebowanie na tlen i powoduje metabolizm przemiany materii oraz nadmiaru wyprodukowanej energii. Podczas wykonywania wysiłku dynamicznego mięśnie kurczą się i rozszerzają, zużywając do tego określone porcje energii.

Proszę zwrócić uwagę, że również w sytuacji, w której organizm nie wykonuje żadnej pracy, musi zabezpieczyć określoną ilość energii na realizację podstawowych procesów życiowych. Podstawowa przemiana materii (PPM) to najmniejsza ilość energii zużywanej do realizacji przez organizm podstawowych czynności fizjologicznych warunkujących podtrzymanie życia (oddychanie, praca nerek, serca, wątroby, krążenie krwi itp.), przy założeniu, że człowiek znajduje się w optymalnych dla organizmu warunkach (tzn. na czczo, w pozycji leżącej, zupełnym spokoju fizycznym i psychicznym, odpowiednim mikroklimacie).

Podstawowa przemiana materii nie ma jednakowej wartości dla wszystkich ludzi. Jej wielkość zależy od:

  • płci,

  • wieku,

  • wzrostu,

  • masy ciała.

Uwaga!

Organizm kobiety ma do ok. 15% mniejsze zapotrzebowanie na zużycie energii dla zabezpieczenia PPM niż organizm mężczyzny.

Źródła energii pracy mięśni

Energię do wykonania pracy mięśni (mechaniczną) organizm czerpie z przemiany chemicznej. Niezbędnymi surowcami do zaistnienia takiej przemiany są:

  • białka, tłuszcze i węglowodany – będące składnikami pożywienia,

  • tlen – zawarty we wdychanym powietrzu.

Wartości współczynników energetycznych dla 1 g tych surowców wynoszą odpowiednio:

  • białka i węglowodany – ok. 4 kcal,

  • tłuszcze – ok. 7 kcal.

Bezpośrednim źródłem zakumulowanej energii niezbędnej do zaistnienia skurczu mięśnia jest glikogen (wielocukier), który znajduje się w tkance mięśniowej (ok. 1% zawartości tej tkanki). Energia wyzwalana z glikogenu jest w 2 fazach:

  • tlenowej (regeneracja źródeł energetycznych),

  • beztlenowej (przemiany chemiczne związane ze skurczem mięśnia).

Jeżeli ilość dostarczanego do mięśnia tlenu jest niewystarczająca (np. na skutek bardzo ciężkiej pracy fizycznej), zostaje wytworzona dodatkowa energia z beztlenowego rozkładu glikogenu. W wyniku tego powstaje kwas mlekowy, który zakwasza mięsień, uniemożliwiając kontynuowanie jego dalszej pracy. Niezbędnym składnikiem do utlenienia glikogenu jest dostarczany przez układ oddechowy i dalej – układ krążenia – tlen.

Podczas ciężkiej pracy może dojść do sytuacji, w której ilość dostarczonego tlenu jest niewystarczająca do niezbędnej przemiany chemicznej, wytwarzając stan tzw. długu tlenowego.

Objętość tlenu pobierana przez płuca po zakończeniu wysiłku (lub bezdechu), która przekracza zapotrzebowanie metabolizmu spoczynkowego i jest zużywana do odbudowy rezerw tlenowych oraz metabolicznych naruszonych podczas wysiłku, to dług tlenowy.

Dług tlenowy wyzwala procesy beztlenowe, powodując powstanie kwasu mlekowego zakwaszającego mięsień i eliminując możliwość dalszego kontynuowania pracy. Dopiero odpoczynek, podczas którego następuje dotlenienie i spalenie kwasu mlekowego, znosi objaw zmęczenia. A zatem proces dostarczenia dostatecznie dużego „ładunku” tlenu ma istotne znaczenie dla opóźnienia powstania zjawiska zmęczenia. Także pojemność płuc ma tu duże znaczenie.

Jednostki wydatku energetycznego

Proszę zwrócić również uwagę na fakt, że zgodnie z układem jednostek SI (z francuskiego Systeme International d’Unites – Międzynarodowy System Jednostek), nazywanym również układem metrycznym, ocena wydatku energetycznego powinna być określana w jednostkach energetycznych pracy, czyli w dżulach (J) na jednostkę pracy lub watach (W). Jednak tradycyjnie w praktyce przemysłowej, bazach danych i aktach prawnych stosuje się jednostki kalorymetryczne – kalorie (cal) lub ich wielokrotność – kilokalorie (kcal). Należy pamiętać, że:

  • 1 kcal = 4,19 kJ,

  • 1 W = 1 J/s,

  • 1 kcal/godz. = 1,163 W.

Całkowity wydatek energetyczny w czasie wykonywania pracy składa się z:

  • wydatku energetycznego (PPM),

  • wydatku energetycznego przemiany ogólnej (wydatek energetyczny brutto),

  • wydatku energetycznego pracy efektywnej (netto).

Autor: 

Zenon Galewski

certyfikowany ekspert
ds. oceny ryzyka procesowego
i zawodowego, systemów zarządzania
bezpieczeństwem, ochroną środowiska oraz HACCP