Bezpečnost práce v laboratoři Měřicí a řídicí techniky Školení z bezpečnosti práce se konají pravidelně při zahajování většiny laboratorních cvičení na této škole. Tuto činnost pedagogům i studentům ukládají předpisy. Je stanovena náplň, způsob školení i způsob zápisu o provedeném školení. Po provedeném školení posluchači podpisem potvrzují absolvování školení. Je to nejenom podmínkou pro připuštění do laboratoří, umožní se tím posluchačům pracovat a chovat se tak, aby nedošlo k ohrožení zdraví nebo života. Posluchači tím současně přebírají větší odpovědnost v péči o vlastní zdraví a život. Nelze-li možnost nebezpečí zcela vyloučit, je nutno se na ně připravit. Předem poučen znamená být lépe připraven. V laboratoři se setkáváme s různými druhy nebezpečí: • elektrický proud ve většině zařízení, • tepelné zdroje: pece, kahany, • točivé stroje: motory, čerpadla, • tlakové nádoby: láhve na stlačené plyny, • evakuované nádoby: termosky, • skleněné a křehké laboratorní zařízení, • jedovaté látky: methanol, rtuť, • hořlavé kapaliny, jejichž páry tvoří výbušná prostředí, • nebezpečí uklouznutí na mokré podlaze. O jednotlivých druzích nebezpečí bude nyní pojednáno podrobněji.
Nebezpečí úrazu elektrickým proudem Účinky proudu na postiženého V elektrických zařízeních je nutné vždy pamatovat na ochranu člověka před dotykem "živých" částí instalace. Jsou to takové části zařízení, které mají napětí vůči zemi lidskému zdraví nebezpečné. Nebezpečnost elektrického napětí spočívá v okolnosti, že je lidskými smysly nepoznatelné, člověk není předem varován na rozdíl od jiných druhů nebezpečí. Účinky elektrického proudu na člověka závisí na: • velikosti proudu, který prochází tělem, • na cestě, kterou proud tělem prochází, • na době působení, • na kmitočtu proudu, • na zdravotním stavu člověka. Podle dosavadních zkušeností proud procházející tělem při síťové frekvenci 50 Hz, o velikosti menší než 1 mA člověk necítí, proud 25 mA se může považovat za bezpečný a při proudu 100 mA zpravidla nastává smrt. Velikost proudu procházejícího lidským tělem lze určit z Ohmova zákona jako podíl dotykového napětí a odporu. Celkový odpor se skládá z odporu lidského těla a z přechodového odporu, oba odpory jsou řazeny sériově. Odpor lidského těla se dále skládá z nízkého odporu v krevním řečišti (roztok soli) a z velkého odporu kůže. Odpor kůže není konstantní, pohybuje se okolo 2 kΩ až 3 kΩ, silně klesá s vlhkostí kůže. Přechodový odpor je odpor mezi živým 1
koncem instalace a tělem dále mezi tělem a zemí. Je zřejmé, že jeho velikost závisí na kvalitě izolace mezi těmito místy. Dotykové napětí do 65 V se v suchých místnostech považuje za bezpečné. V horších (vlhkých) podmínkách se pak toto napětí snižuje na 24 V, případně i na 12 V proti zemi. Proud procházející mezi dvěma prsty jedné ruky je méně nebezpečný (neprochází srdcem) než proud mezi oběma rukama nebo mezi rukou a nohou. Nebezpečnější je proud procházející rukou levou než pravou, vlhkou než suchou. Krátké působení proudu vyvolá úlek, ochrnutí, delší pak šok, bezvědomí a smrt. Účinky elektrického proudu na lidský organismus jsou různé též podle druhu proudu. Zhoubnost stejnosměrného proudu pro člověka spočívá v jeho elektrochemickém působení (elektrolýza). Avšak stejnosměrný proud je 2 až 3 krát méně nebezpečný než střídavý proud o kmitočtu 50 Hz. Střídavý proud technického kmitočtu (40 až 60 Hz) způsobuje svalové křeče a znemožňuje postiženému, aby pustil uchopený vodič. Kmitočet síťového napětí je srovnatelný s rychlostmi nervového vzruchu. Nervový vzruch je elektrochemický proces, doprovázený přenosem náboje. Síťové napětí má frekvenci, která velmi účinně ruší přenos nervového vzruchu, vně se to projeví křečí a nemožností ovládání svalových funkcí. Srdce postiženého se rozkmitá vysokým kmitočtem, čímž přestane čerpat krev a organismus dočasně ochrne. Působí-li proud delší dobu, zhoršuje se krevní oběh a působí tak často smrt zadušením. Proudy s kmitočtem nad 100 kHz jsou méně nebezpečné, protože nezpůsobují svalové křeče. Projevuje se zde skinefekt, kdy proud vysoké frekvence prochází povrchem těla a nezasahuje životně důležité vnitřní tělesné orgány. Působení elektřiny stejně jako působení ostatních stresorů silně závisí na zdravotním stavu člověka. Člověk klidný, vyrovnaný, odpočinutý je vůči působení elektřiny mnohem odolnější než člověk unavený, vyčerpaný a s trémou. V takových stavech někdy dochází k pocení rukou, čímž se velikost proudu a jeho účinek na organismus ještě zhoršuje. První pomoc Při úrazech elektrickým proudem je třeba, aby zachránce postupoval rychle, nikoli však ukvapeně. Při záchraně postiženého je třeba jej vyprostit z dosahu proudu, bezodkladně provést umělé dýchání a přivolat lékaře. Postiženého lze vyprostit z obvodu proudu několika způsoby: 1. Vypnutím obvodu Tento způsob záchrany je prvořadý a nejdůležitější. Při úrazech v obvodech nízkého napětí se vypne hlavní vypínač nebo jistič obvodu nebo úseku instalace, případně se vytrhne vidlice přívodní šňůry ze zásuvky. V zařízení s vysokým napětím je krajně nebezpečné přibližovat se k postiženému, dokud nebylo zařízení odpojeno od napětí. 2. Odsunutím vodiče, odtažením postiženého Nelze-li z jakýchkoliv důvodů přerušit rychle proud, přistoupí se k vyproštění postiženého odsunutím vodiče nebo odtažením postiženého z dosahu proudu. Zachránce však musí dbát toho, aby se sám nedostal do styku s vodičem nebo postiženým. Musí stát na izolované podložce (suchém dřevě, skle, gumě ap.) a nesmí se dotknout kovových předmětů nebo vlhkých zdí. K odsunutí vodiče se použije suchého izolantu, v krajním případě lze vodič uchopit rukou, chráněnou několika vrstvami suché tkaniny. Je-li postižený ve styku jen
2
s jedním vodičem a se zemí, postačí, aby jej zachránce izoloval od země a tím ho vyprostit z obvodu. Je třeba důsledně dodržovat zásadu spolehlivého izolování zachránce od země a vyvarovat se použití obou rukou. Jakmile postiženého vyprostíme, je nutné mu ihned poskytnout první pomoc. Hlavní zásada je nepřevážet postiženého k lékaři, ale vyčkat jeho příchodu. Nedýcháli postižený, je nutno ihned zavést umělé dýchání. Pouze v případě tepenného krvácení je třeba toto krvácení zastavit obvazem příp. i škrtidlem ještě před umělým dýcháním. Pokud je tep nehmatný, je podezření, že došlo k zastavení srdeční činnosti, musí se okamžitě přikročit k masáži srdce. Oživovací pokusy je nutno konat až do příchodu lékaře. Zranění elektrickým proudem se projevuje často jako popálenina, zejména byl-li úraz způsoben přeskokem jiskry u vysokého napětí. Spáleniny bez porušení kůže se ošetřují studenou vodou, spáleny s porušením kůže se nedotýkáme, překryjí se sterilním obvazem, kterému může předcházet postřik Panthenol sprejem. Není také možno zraněného opustit i v případě, že je zcela při vědomí. U citlivějších lidí může až po uplynutí určité doby dojít k nervovému šoku, který může celkový stav podstatně zhoršit. V případě šoku je nutno použít pomoci nazývané 5T (teplo, ticho, tekutiny, tišící prostředky, transport). Postiženému v bezvědomí nelze lít do úst tekutiny! Tišícími prostředky se rozumí barbituráty, pokud je postižený schopen je přijímat. Transportem se rozumí přesun postiženého z místa zranění do místa, kde je klid, vhodná teplota a možnost odpočinku vleže do příchodu lékaře. Pokud elektrická zařízení budou hořet, nelze k hašení použít vody (je vodivá), ani vodních hasicích přístrojů, ale použije se např. písku nebo hasicích přístrojů k tomu účelu určených, v naší laboratoři je to sněhový hasicí přístroj u dveří v předsíni. Vzhledem k tomu, že při měření úloh v laboratoři se využívá místo fázového napětí 230 V i sdruženého napětí 400 V, je nutné zachovávat při měření neustálou opatrnost. Před připojením úlohy ke zdroji je bezpodmínečně nutné dát úlohu zkontrolovat. Po zapnutí úlohy na síť není možné provádět jakékoliv přepojování vodičů pod napětím. Je nutno se vyvarovat i dotyku vodičů na přípravcích i měřicích přístrojích, které nelze zcela izolovat. Na nebezpečná místa nebo manipulace budete upozorněni asistentem; v případě vlastních pochybností je nutno se zeptat. Po skončení měření je zapotřebí se vždy přesvědčit, že úloha byla odpojena od sítě. Vzhledem k nebezpečnosti práce s elektrickým proudem je nutno možnosti vzniku úrazu vždy předcházet. Způsob ochrany proti nebezpečnému dotyku Všeobecně byly na ochranu pracovníků v elektrických instalacích zavedeny různé způsoby ochrany před nebezpečným dotykovým napětím. Běžně se používají i různé ochranné pomůcky (dielektrické rukavice, přezůvky ap.). 1.Ochrana izolací Smysl této ochrany spočívá ve zvětšení izolační vrstvy kolem živých částí spotřebičů než je třeba pro jeho správnou funkci. V současné době je většina spotřebičů pro domácnost vyrobena z plastických hmot, tedy izolantů. V průmyslové instalaci je nutno tuto ochranu ještě kombinovat s jinými ochranami, poněvadž je zde větší nebezpečí mechanického poškození izolace. U některých elektrických zařízení (např. ručních vrtaček) je předepsána tzv. dvojitá izolace, čímž se jejich bezpečnost zvyšuje. Pro ochranu pracovníků jsou někde předepsány např. vypínací tyče, izolační plošiny ap.
3
2.Ochrana nulováním Ochrana nulováním se provede tak, že kovový, tj. vodivý kryt spotřebiče se trvale spojí s nulovým vodičem. Poněvadž je nulového vodiče použito k nulování, nesmí se jistit ani vypínat a musí být i barevně zřetelně označen (žlutozeleně). Správně instalovaná jednofázová zásuvka má ochranný kolík (vystupující) nahoře, nulový vodič napravo a fázový vodič vlevo. Chráněný spotřebič se připojuje k zástrčce zásadně třípramennou šňůrou. Pro fázi se volí černá barva vodiče, pro nulový vodič modrá a ochranný vodič je žlutozelený. V případě, že se fázový vodič dotkne kostry spotřebiče, proteče proud ochranným vodičem (žlutozeleným) na nulový vodič v zásuvce. Obvodem tedy proteče vysoký zkratový proud, který přetaví pojistku nebo vypne jistič. Pokud by nebyl tento proud dostatečně velký, aby pojistku přetavil, poteče do zdroje opět ochranným vodičem, ale kostra bude stále na nulovém potenciálu, jelikož ochranný vodič je v zásuvce s nulovým vodičem neustále spojen. Zásuvka s fázovým vodičem vlevo je normami předepsána pro pevné instalace. Nemusí být dodržena v pohyblivých instalacích, tj. prodlužovacích šňůrách a roztrojkách. Právě u roztrojek staršího provedení dochází na jedné straně k záměně fázového vodiče a nulového vodiče. Funkce ochranného vodiče zůstává zachována. Protože v některých spotřebičích se vypínačem vypíná jen jeden přívod, při zapnutí do pevné instalace je to fáze, při zapnutí do této roztrojky je to naopak nulový vodič a tak je spotřebič pod napětím i když je vypínač vypnut! Pozor na tuto okolnost v laboratořích i v domácnostech. 3.Ochrana zemněním Ochrana uzemněním slouží k ochraně kovových částí elektrických zařízení, které by při poškození izolace fázového vodiče dostaly plné fázové napětí proti zemi. Ochranné uzemnění musí být provedeno tak, aby se při poruše přetavila pojistka nebo alespoň aby nebylo na kovových částech zařízení dotykové napětí větší než 65 V. Zemnění se provádí u větších spotřebičů, motorů, transformátorů, stožárů vedení vysokého napětí ap. Při průrazu na kostru prochází proud z kostry uzemňovacím vodičem na zemnící desku do země a zemí do uzlu transformátoru v rozvodně. Je-li uzemňovací odpor dostatečně malý, přetaví se pojistka nebo vypne jistič. V místech, kde je provedeno nulování, nelze současně provádět ochranu zemněním. 4.Ochrana malým napětím Této ochrany se používá ve vlhkém a mokrém prostředí, při přenosu signálů a také u elektrických hraček. Obvykle se používá malého napětí 24 V, které je bezpečné i ve vlhku. Ve zvláštních případech (práce s roztoky solí, kyselin, zásad, práce ve tmě) se ještě napětí snižuje na 12 V. Musí se zároveň zajistit, aby nebylo možné provést záměnu s napětím sítě (např. jinými typy zástrček). V průmyslu se použije v odůvodněných případech této ochrany při použití přenosných ručních svítidel, ručního elektrického nářadí ap. 5.Ochrana chráničem Chránič je vlastně relé, jehož cívka je zapojena mezi ochranný vodič napojený na kostru spotřebiče a zem. Vypínací kontakty relé jsou napojeny na přívodní vedení do spotřebiče. Nastane-li průraz nebo poškození izolace ve spotřebiči,
4
vyskytne se mezi kostrou přístroje a zemí napětí, projde cívkou chrániče proud. Cívka přitáhne kotvu a odpojí spotřebič od sítě. Při dobrém uzemnění vypne chránič již při napětí 12 V, kdy cívkou protéká poruchový proud 30 mA. Chrániče jsou vhodné tam, kde běžný způsob ochrany nevyhovuje nebo je nákladný. Jsou vhodné zejména pro spotřebiče pracující v mokrém prostředí (pračky, ruční nářadí ap.). 6.Ochrana polohou V mnohých případech vhodné umístění elektrické instalace snižuje možnost vzniku úrazu. Např. venkovní vodiče se vedou vysoko nad zemí nebo pod zemí, instalace v koupelně je provedena tak, aby nebyla dosažitelná z vany, instalace v temné komoře je vzdálena od mokrého procesu tak, aby pracovník nedosáhl rukama současně na elektrickou instalaci a mokrý proces. 7.Ochrana krytím Účelem této ochrany před nebezpečným dotykem je ztížit přístup k nebezpečným místům. Chrání proti náhodnému dotyku. Nechrání však proti záměrnému nebo úmyslnému dotyku. Např. u autotransformátoru je krytí děrovaným plechem z důvodů odvodu tepla. Náhodně se vinutí transformátoru nedotknete, avšak záměrně (např. tuškou) by k doteku mohlo dojít. Další způsob ochrany krytím je budování zábradlí, ohrazení, oplocení ap. 8.Ochrana pospojováním Tato ochrana se provede spojením různých vodivých částí zařízení, čímž se zamezí možnosti vzniku napětí mezi nimi. V bytových jádrech se takto spojuje vana s potrubím teplé a studené vody a s kovovými zárubněmi dveří.
Nebezpečí úrazu tepelnými a chladícími zdroji Zdroji tepla jsou zde plynové kahany a pece. Při opatrné práci se horké těleso pozná podle sálavého tepla. Dotykem snese člověk teplotu asi do 60 °C. Při teplotě 525 °C vydává těleso již viditelné (červené) záření. Je malá pravděpodobnost popálení dotykem rukou. Větší pravděpodobnost je popálení při dotyku a následném vznícení oděvu, zejména u kahanu, hořícího nesvítivým plamenem, je-li navíc postaven na okraji stolu. Popáleniny vznikají i opařením vařící vodou nebo párou. V blízkosti pecí a kahanů nesmí být hořlavé látky a tlakové láhve. Popálení je podobné omrznutí, které může vzniknout při působení nízkých teplot, kapalného dusíku a tuhého oxidu uhličitého, případně působením jiných podchlazených kapalin.
Nebezpečí úrazu točivými stroji Zde je nebezpečí zachycení volných oděvů a vlasů, jejich namotání na hřídel, následné skalpování kůže z hlavy, příp.lámání končetin. Zde v laboratoři jsou motory, čerpadla a dmychadla. Je nutno si trvale uvědomovat existenci nebezpečí točivého stroje. Přibližujte se k němu jen v nejnutnější míře a dbejte o vhodnou úpravu oděvů a vlasů. 5
Nebezpečí tlakových nádob V tlakových nádobách jsou plyny stlačené nebo zkapalněné. Zde v laboratoři je dusík a oxid uhličitý. Tlakové lahve jsou označeny barvami pro rozlišení plynů, jsou také rozlišeny připojovacími závity. Číslo udává čistotu plynu, např. dusík 3,5 značí obsah dusíku 99,95 %, zbytek jsou nečistoty. Nebezpečí spočívá v nešetrné manipulaci s těmito nádobami. Roztržením těchto nádob se uvolňuje tlak, který působí destruktivně na okolí. Nádoby musí být připoutány, aby se zabránilo jejich pádu. Nesmí být vystaveny působení vyšší teploty, která způsobuje zvýšení tlaku a snížení pevnosti stěn. Bezpečná manipulace s tlakovou lahví vám bude předvedena před příslušnou laboratorní úlohou. Vzorky plynů se připravují v zásobnících pod určitým tlakem. Zásobníky jsou opatřeny skleněným U tlakoměrem. U těchto zásobníků nehrozí porušení jejich pevnosti, je zde spíše nebezpečí vystříknutí rtuti při naklonění natlakovaného (nebo evakuovaného) zásobníku a rozbití skleněného tlakoměru při nešetrném zacházení.
Nebezpečí práce s evakuovanými nádobami Evakuují se zásobníky na plyny, nebezpečí práce zde není větší než při práci s přetlakem, Působící síly jsou obvykle menší a působí opačným směrem. Větší nebezpečí vzniká při práci s termoskami, které jsou evakuované a skleněné, tedy křehké. Proto je nutná šetrná manipulace, prostá nárazů. Termosky nesmí být vystavovány tepelným šokům, neboť jsou pro sklo nebezpečné. Led se do termosky vkládá buď do vody nebo do prázdné termosky po jejím naklonění otvorem do strany. Nelze házet led shora do prázdné termosky. Také čištění a vytírání termosky je rizikové, zrnko písku na hadříku může způsobit ve skle vryp, snížení jeho pevnosti a pak destrukci v případě rázu nebo teplotní změny. Porušení pevnosti termosky vede k implozi, jejíž následky jsou pro okolí stejně škodlivé jako exploze. Pro potlačení těchto důsledků bývá sklo termosek zvnějšku chráněno obalem nebo síťkou.
Nebezpečí práce se skleněným a křehkým zařízením O termoskách již bylo pojednáno, platí to o veškerém skleněném nádobí. Odolnost skla proti nárazu závisí na síle stěny, silnostěnné nádoby jsou odolnější. Odolnost skla proti teplotním změnám také závisí na síle stěny, ale opačně. Dále závisí na teplotním součiniteli roztažnosti skla. Takže skla s malou teplotní roztažností, např. borosilikátové sklo SIMAX mohou mít silnější stěny a bývají pevnější. Horší je na tom sklo SIAL, lepší je tavený křemen nebo porcelán. Odolnost skel proti rozbití se zvyšuje tvrzením, kalením nebo vrstvením. Sklo je relativně odolné proti namáhání tlakem, není odolné proti namáhání v tahu. Ohybem vzniká kombinované namáhání v tlaku i v tahu, tedy sklo praská. Při zasouvání skleněné trubičky do otvoru v zátce je nutno sklo uchopit na co nejkratší vzdálenost od okraje trubičky a vtlačovat ji do zátky tak, aby se trubička nemohla ohýbat. U skleněných kohoutů a zátek nastává někdy jejich "zapečení". Nepovolují se hrubou silou, ale povolují se poklepáním ve směru konusu, zahřátím vnější části
6
zábrusu kahanem a je-li nutno použít větší síly, chrání se ruka před pořezáním hadříkem.
Nebezpečí jedovatých nebo nebezpečných chemických látek S tímto nebezpečím jste blíže seznamováni v předmětu toxikologie. Zde budete pracovat se rtutí. Rtuť není jedem podle našich předpisů, i když má nepříjemné projímavé účinky; jedovaté jsou sloučeniny rtuti. Také její páry jsou škodlivé. Dále se zde používá methanol jako náplň mikromanometru z důvodu jeho nízké hustoty. Methanol dnes již není vysoce toxická látka, ale je nebezpečný pro jeho záměnu s ethanolem. Pro předcházení tomuto nebezpečí je možné methanol barvit. Jako topný plyn se zde používá zemní plyn, což jest methan, který není na rozdíl od svítiplynu jedovatý. Další nebezpečné látky jsou benzen, chlorované uhlovodíky, formaldehyd a asbest. Všude v laboratořích, kde existují podobná nebezpečí, tak i zde, je zakázáno jíst a kouřit.
Nebezpečí výbuchu nebo požáru Zde je třeba dbát v první řadě na plyn, který by při unikání do místnosti tvořil výbušné prostředí. Je nutno vždy sledovat odběr a uzavření plynu! Dále je třeba dbát na hořlavé kapaliny, které při odpaření tvoří také výbušné prostředí. Ty nesmí být v blízkosti tepelných zdrojů a otevřeného ohně. Při manipulaci s nimi se musíme vyvarovat jejich rozlití nebo rozbití nádob. Iniciace výbuchu může nastat i elektrickou jiskrou vypínače. Zvlášť nebezpečné jsou diethyether a sirouhlík pro nízký bod baru a nízkou iniciační energii; v parách může výbuch iniciovat i nepostřehnutelný výboj statické elektřiny, proto se mnohdy mluví o "samovolném vznícení". Avšak i líh, benzin, toluen, ethylacetát a jiné organické kapaliny jsou nebezpečné.
Nebezpečí uklouznutí na mokré podlaze Přes všechna tato nebezpečí se podceňují nebezpečí nejběžnější. Voda na zemi, ukápnutý olej, skleněné kuličky nebo kousek ledu mohou vést k uklouznutí a zlomenině nebo k potlučení při pádu. Proto je nutno mít pracoviště v pořádku a případné louže utírat hadrem. Uvedené zásady jsou součástí profesionální výchovy chemiků, jejich dodržování bude sledováno a vyžadováno. Opakované porušování bezpečnostních předpisů a udržování pořádku na pracovišti bude posuzováno a zahrnuto do výsledného hodnocení laboratoří.
7
