1          Aspekty dodatkowe dotyczące doboru środków redukcji ryzyka związanego z oświetleniem elektrycznym

1.1      Wstęp

Ograniczanie ryzyka zawodowego związanego z integralnym oświetleniem elektrycznym maszyn na etapie projektowania maszyny wiąże się przede wszystkim ze stosowaniem odpowiednich opraw oświetlenia miejscowego i prawidłowym ich umiejscowieniem w obrębie maszyny. W związku z tym projektant musi uwzględnić następujące parametry oświetlenia elektrycznego:

–           eksploatacyjne natężenie oświetlenia

–           równomierność oświetlenia

–           występowanie olśnienia bezpośredniego

–           występowanie olśnienia odbiciowego

–           migotanie i tętnienie światła

–           efekt stroboskopowy

–          wskaźnik oddawania barw.

Wielkości tych parametrów są w sposób ogólny przedstawione w normie PN-EN 1837+A1: 2009 E Bezpieczeństwo maszyn. Integralne oświetlenie maszyn. Ponadto bardziej szczegółowe wartości ww. parametrów, zróżnicowane w zależności od rodzaju maszyny i wykonywanej na niej pracy wzrokowej, podane są w normie PN-EN 12464-1:2012 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach.

Zapisy normy PN-EN 1837+A1: 2009 E dotyczą integralnego systemu oświetlenia maszyny składającego się ze źródeł światła, opraw (oprawy) powiązany z mechanicznymi i elektrycznymi urządzeniami kontrolnymi, które stanowią całość z maszyną, skonstruowane w celu zapewnienia oświetlenia na maszynie lub wewnątrz.

1.2      Ogólne wymagania oświetleniowe

Projektując oświetlenie maszyn należy wziąć pod uwagę zasady ergonomiczne i techniki oświetlenia. Zadania wzrokowe, które mają być wykonane w/na maszynie różnią się rozmiarami i kontrastem, pozycją, prędkością przemieszczania się itp. Aby zapewnić optymalne warunki oświetlenia należy uprzednio przeprowadzić szczegółową analizę zadania wzrokowego. W przypadku zadań specjalnych należy skorzystać z zapisów zamieszczonych w normie PN-EN 12464-1:2012. Natomiast wymogi oświetleniowe zamieszczone w normie PN-EN 1837+A1: 2009 E są oparte na średnim poziomie trudności zadania wzrokowego.

1.2.1    Natężenie oświetlenia

Wymagane natężenie oświetlenia zależy od rodzaju zadania wzrokowego i powinno być na tyle wysokie i równomierne aby umożliwiło bezpieczne i wygodne postrzeganie detali zadania wzrokowego. Generalnie średnie natężenie oświetlenia powinno być utrzymanie na poziomie co najmniej 500 lx przy minimalnej równomierności UO = Emin/Eśr = 0,7 w obszarze zadania. Natomiast w obszarze bezpośredniego otoczenia zadania wzrokowego średnie natężenie oświetlenia powinno wynosić co najmniej 300 lx  przy równomierności UO = 0,3.

W przypadku, gdy do pracy na maszynie potrzebna jest osłona lub zabezpieczający ekran, natężenie oświetlenia musi być zwielokrotnione przez odwrotność wartości współczynnika przepuszczania dodatkowych osłon. Gdy nie jest znamy współczynnik przepuszczania zastosowanych osłon, natężenie oświetlenia powinno być zwiększone o co najmniej 50%.

1.2.2    Olśnienie

Integralny system oświetleniowy nie powinien powodować bezpośredniego olśnienia, zarówno operatora maszyny, jak i innych pracowników pracujących przy sąsiednich stanowiskach. Natomiast olśnienie odbiciowe powinno być ograniczane do minimum na ile to jest możliwe.

Uzyskanie ograniczenia olśnienia jest możliwe dzięki właściwemu rozmieszczeniu i skierowaniu opraw, zastosowaniu odpowiednich osłon zamontowanych przy oprawach, oraz matowego wykończenia oświetlanych powierzchni. Nadmierną luminancję źródeł światła można ograniczyć przez osłonięcie ich materiałami przeświecalnymi (np. kloszem mlecznym, szybą matową) lub nieprzeświecalnymi (np. rastrem). W praktyce projektowej wiąże się to z doborem odpowiednich opraw oświetleniowych oraz ich rozmieszczeniem w sposób zapobiegający powstaniu olśnienia przykrego. Niedopuszczalne jest występowanie olśnienia przeszkadzającego, a tym bardziej oślepiającego. Przyjmuje się, że ograniczenie olśnienia przykrego zmniejsza możliwość występowania olśnienia przeszkadzającego. Na Rys. 1 pokazano przykładowe oprawy oświetlenia miejscowego, w których zastosowano elementy konstrukcyjne umożliwiające ograniczenie luminancji źródła światła. Może to być raster o małych wymiarze oczka rastra lub metalowa nakłada stosowana na źródła halogenowe.

a) raster,                                               b) metalowa nakładka na źródło

Rys. 1. Przykładowe oprawy oświetlenia miejscowego z elementami umożliwiającymi ograniczenie luminancji źródła światła

1.2.3    Kierunkowość oświetlenia

System oświetleniowy powinien być tak zaprojektowany i tak skierowany, aby nie powodował powstawania przeszkadzających cieni w obrębie zadania wzrokowego. Kierunek oświetlenia powinien zapewniać percepcję formy jaka jest właściwa dla danego zadania wzrokowego.

1.2.4    Jakość barwy światła

Właściwość oddawania barw oraz barwa emitowanego przez oprawę światła powinna umożliwiać poprawne odróżnienie barw zadania wzrokowego i zapewnić komfort pracy wzrokowej. W praktyce w oprawach oświetlenia miejscowego należy stosować źródła świetła o wskaźniku oddawania barw (Ra) powyżej 80.

1.2.5    Efekt stroboskopowy

System oświetleniowy powinien być tak zaprojektowany, aby efekt stroboskopowy, który może prowadzić do niebezpiecznych sytuacji poprzez zmianę spostrzegania rotacji, ruchu posuwisto-zwrotnego, lub ruchu tłokowego (tłoka) maszyny był wyeliminowany. Jest to możliwe do uzyskania np. przez stosowanie źródeł żarowych – żarówek halogenowych, LEDów, zasilanie opraw prądem stałym, lub zasilanie lamp wyładowczych (świetlówek) prądem o wysokiej częstotliwości (stosowanie elektronicznych układów zapłonowych).

Równie ważne jest zapobieganie migotaniu i tętnieniu strumienia świetlnego emitowanego przez wyładowcze źródła światła.

1.3      Sprzęt oświetleniowy

1.3.1    Źródła światła

Należy stosować takie rodzaje źródeł światła, aby były bezpieczne w obsłudze i nie zagrażały operatorowi maszyny. Zaleca się aby źródła światła były osłonięte w celu ochrony operatora przed zranieniem np. w czasie pęknięcia lampy, nadmiernym ciepłem lub emisją promieniowania nadfioletowego. Funkcje osłony i filtra ograniczającego promieniowanie nadfioletowe spełni np. zwykła szyba. Natomiast stosowane żarówki halogenowe powinny mieć napis: UV STOP, lub Low Pressure, świadczący o zapewnieniu przez producenta ograniczenia promieniowania nadfioletowego.

1.3.2    Oprawy oświetlania miejscowego

Oprawy te powinny być tak zaprojektowane aby:

a)    zapewniały odpowiednie oświetlenie zadania wzrokowego,

b)    zminimalizowały osadzanie się kurzu i brudu na źródłach światła i powierzchniach optycznych,

c)    zminimalizowały przedwczesne starzenie się optycznych elementów,

d)    zapewniały wygodę obsługi,

e)    były kompatybilne z maszyną, np. były odporna na wibracje, promieniowanie, posiadały odpowiedni kod IP, itp.

1.3.3    Sposób zamontowania opraw oświetlenia miejscowego

Oprawy te powinny być tak zamontowane aby:

a)    zapewniały wymagane oświetlenie zadania wzrokowego,

b)    unikały kolizji z zadaniem wzrokowym lub zagrożenie operatora,

c)    minimalizowały gromadzenie się brudu na źródłach i oprawach,

d)    zapewniały łatwość / wygodę obsługi.

Na rysunku 2 przedstawiono przykłady prawidłowego oświetlenia frezarki i tokarki.

a)                                                                  b)

Rys. 2. Prawidłowe oświetlenie frezarki (a) i tokarki (b)

Natomiast na rysunku 3 pokazano przykładowe oprawy oświetlenia miejscowego wyposażone w długie ramiona – elastyczne (a) oraz dwuczęściowe z trzema przegubami (b)

a)                                                           b)

Rysunek  3. Przykłady opraw z długimi ramionami

Przykładowe oprawy przeznaczone do doświetlania tokarek przedstawiono na Rys. 4 i  5. Zastosowano w nich świetlówki o mocach od 11 do 36 W, a konstrukcja zapewnia stopień ochrony IP 67. Cechą charakterystyczną tej rodziny opraw jest wyposażenie ich w raster o specjalnej konstrukcji osłaniający całe źródła światła, przez co praktycznie wyeliminowane jest olśnienie nawet przy patrzeniu bezpośrednio na oprawę. Zastosowanie takich opraw w automacie tokarskim pokazano na rysunku  6.

Rysunek  4. Widok rastra w oprawach przeznaczonych do doświetlania tokarek

Rysunek  5. Rodzina opraw przeznaczonych do doświetlania tokarek

Rysunek  6. Oświetlenie zamkniętego automatu tokarskiego świetlówką w osłoniętej oprawie; łatwa do czyszczenia obudowa ochronna zabezpiecza źródło światła przed zabrudzeniem i zniszczeniem; widoczny raster ogranicza olśnienie pracowników

Oddzielną grupę opraw przeznaczonych do różnego typu maszyn stanowią oprawy z LEDowymi źródłami światła. Zastosowano w nich pojedyncze LEDy – jako źródła punktowe, doświetlające mały obszar (Rys. 7,  8 i  9), lub kilka – kilkanaście diod w celu oświetlenia większych powierzchni (Rys. 10).

Na rysunku  8 przedstawiono oprawę LEDową o mocy 11 W lub 18 W i kącie świecenia 70° lub 100°, a na rysunku 8 – o mocy 3 W i kącie świecenia 6° lub 25°

Rysunek  7. Przykładowa oprawa LED do doświetlania maszyn z modułem LED o mocy 11 W lub 18 W

Rysunek  8. Przykładowa oprawa LED do doświetlania punktowego maszyn z jedną diodą o mocy 3 W

W oprawie na rysunku 9 pokazano przykładowe zastosowanie oprawy z trzema diodami o mocy 3 W i kącie świecenia 10° lub 40°

Rysunek  9. Przykładowa oprawa LED do doświetlania maszyn z długim ramieniem oraz trzema diodami o mocy 3 W

Na rysunku  10 przedstawiono różne typy opraw LEDowych przeznaczonych do zamontowania wewnątrz różnego typu maszyn. Oprawy te mogą mieć moce o kilku do kilkudziesięciu watów mocy i są wyposażone w rozpraszające strumień świetlny układy optyczne. Dzięki dużej powierzchni świecącej mogą oświetlać znaczne części wewnątrz maszyny. Kod IP tych opraw wynosi 67.

Rysunek  10. Przykładowe oprawy LED do doświetlania dużych powierzchni wewnątrz maszyn

1.4      Zapewnienie dostępności oświetlenia

W przypadku, gdy wystąpienie awarii integralnego systemu oświetlenia maszyny może nastąpić wzrost zagrożenia, system oświetleniowy powinien składać się z więcej niż jednego źródła światła. Jedno z tych źródeł powinno mieć odrębne zasilanie.

1.4.1    Zasilanie prądem elektrycznym

System oświetleniowy powinien być połączony z zasilaniem, tak aby mógł on działać nawet wtedy gdy maszyna jest wyłączona.

1.5      Procedury weryfikacyjne (badanie oświetlenia miejscowego)

Producent maszyny wyposażonej w integralne oświetlenie powinien:

a)    zmierzyć natężenie oświetlenia i sprawdzić jego równomierność w obszarze zadania wzrokowego i obszarze bezpośredniego otoczenia. Natężenie oświetlenia powinno być zmierzone miernikiem natężenia oświetlenia, którego ogniwo posiada korekcję do widmowej skuteczności V (λ) oraz do krzywej cosinus;

b)    sprawdzić w sposób subiektywny ograniczenie olśnienia, prawidłowe ukierunkowanie oprawy na obszar zadania wzrokowego, prawidłowe oddawanie barw oraz wyeliminowanie efektu stroboskopowego;

c)    dostarczyć raport z badania systemu oświetleniowego;

d)    dostarczyć harmonogram kontroli i konserwacji.

1.6      Informacje użytkowe

Działanie systemu oświetleniowego powinno być regularnie sprawdzane, co najmniej raz w roku i w zależności od wyników powinno się podejmować stosowne działania. System oświetleniowy powinien być czyszczony i utrzymywany zgodnie z harmonogramem konserwacji maszyny.