Poglavlje_3

3. Mašinstvo i životna sredina

33

3. MAŠINSTVO I ŽIVOTNA SREDINA

Mašine, uređaji, energetski, tehnološki, proizvodni mašinski sistemi predstavljaju tehnička sredstva, pomoću kojih čovek koristi prirodne izvore energija i sirovina, olakšava i nadoknađuje ljudski rad, proizvodi korisne proizvode, trasportuje materijale i ljude, štiti i uređuje životnu sredinu, sakuplja i širi informacije.

Sa gledišta efekata u životnoj sredini razlikujemo tri kategorije mašinskih sistema:

1. Mašinski sistemi, koji mehaničkim dejstvom, produkcijom otpadnih materija i otpadne energije deluju kao izvori degradacije i zagađivanja životne sredine (saobraćajne, energetske proizvodne mašine i sistemi).

2. Specifični mašinski sistemi koji služe za ograničavanje otpadnih materija i otpadne energije koja se oslobađa iz tehničkih izvora (pretežno iz drugih mašinskih sistema) u životnu sredinu (separatori i filteri emisija u vazduh, postrojenja za prečišćavanje ispirajućih i industrijskih otpadnih voda, uređaji za prigušivanje buke i vibracija i slično).

3. Specifični mašinski sistemi koji služe za održavanje čistoće vazduha i mikroklime u unutrašnjem stambenom i radnom prostoru (ventilacioni, klimatizacioni i grejni sistemi).

3.1 Karakteristike mašinskih sistema Mašinski sistemi prema nameni, za svoju funkciju koriste sledeće fizičke i

hemijske principe:

• promenu i prenos energije (promenu jednog oblika energije u drugi npr. promenu toplotne energije u mehaničku u toplotnim turbinama, prenos toplote npr. prenos toplote kod izmenjivača kod hemijskih i energetskih sistema).

MAŠINSTVO U INŽENJERSTVU ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE

34

• promenu i prenos materija (promene hemijskog sastava materija npr. kod prerade sirovina u hemijskoj proizvodnji, prenos gasnih, tečnih i čvrstih materija u separatorima, filterima za vazduh i vode).

• mehanička prerada materija promenom oblika i veličine sastava, pri čemu ne dolazi do promene hemijskog sastava (obrada metala, drveta, prerada tekstilnih vlakana i sl.).

• prenos i obrada informacija (u tehničkim sredstvima, informacionim sistemima i sistemima automatskog upravljanja).

U opštem slučaju je moguće mašinu (mašinski sistem) okarakterisati kao mehanički sistem koji transformiše jednu vrstu energije u drugu ili sistem koji obavlja razne (radne) operacije.

Pod uređajem podrazumavamo složeniji tehnički sistem koji ne obavlja rad, ali primenom fizičkih ili hemijskih delovanja postiže zahtevani učinak (npr. optički, merni, regulacioni, medicinski uređaji i dr.).

Trend kod razvoja mašina vodi formiranju celina sa međusobno nadovezujućim principima promena, prenosa i prerada. Nastaju agregati, linije-sistemi snabdeveni mernim i regulacionim uređajima i sistemima automatskog upravljanja. U opštem slučaju ove celine označavamo kao mašinske sisteme. Ako se oni koriste za realizaciju nekog tehnološkog procesa, to su onda tehnološki sistemi, a ako su namenjene za proizvodnju proizvoda, onda su to proizvodni sistemi.

Kao primer jednog mašinskog sistema može se navesti energetski sistem za snabdevanje toplotnom energijom koji obuhvata:

• kotao na čvrsto gorivo (promena hemijske energije goriva u toplotnu i njen prenos),

• odvajanje čvrstih hemijskih neaktivnih čestica (pepela) iz paljevine (prenos materije, hemijska prerada materije ),

• odvajanje gasnih primesa (sumpornog oksida, oksida ugljenika) iz paljevina (prenos; promena hemijskog sastava),

• grejna tela, izmenjivači toplote (prenos toplotne energije), i

• uređaji za merenje i automatsko upravljanje (prenos, prerada i obrada informacija).


35

3.1.1 Glavne grupe mašinskih sistema

Prema nameni mogu se razlikovati glavne grupe mašinskih sistema:

• toplotni energetski sistemi (sistemi za spaljivanje, kotlovi, toplotne turbine, nuklearni reaktori, izmenjivači toplote, toplotni energetski sistemi toplotnih i nuklearnih elektrana – toplana, kao i sistema za spaljivanje).

• sistemi za hlađenje (kompresorski i apsorpcioni rashladni sistemi, toplotne pumpe, rashladni izmenjivači),

• hidraulične i pneumatske mašine i sistemi (pumpe, vodene turbine, hidraulični mehanizmi, kompresori),

• saobraćajna tehnika (motori sa unutrašnjim sagorevanjem, turbine, motorna vozila – automobili, traktori, motocikli, šinska vozila, brodovi),

• avio tehnika (avioni, motori aviona),

• precizna mehanika i optika (mehanički uređaji, elektromehanički, optički, optoelektrični, tehnika u zdravstvu),

• mašine i sistemi za hemijsku, prehrambenu i potrošačku industriju (prerađivačke mašine, proizvodne mašine, i proizvodne linije prehrambene, hemijske i potrošačke industrije),

• mašine i sistemi proizvodnog mašinstva (mašine alatke za obradu rezanjem, prese, mašine za livenje i zavarivanje, industrijski roboti i manipulatori),

• tekstilne mašine (mašine za praonice, tkačnice, pletionoce i proizvodnju konfekcije),

• transportne i građevinske mašine (dizalice, kranovi, liftovi, građevinske mašine za zemljane radove, za gradnju i održavnje puteva, mašine za osnivanje gradilišta i proizvodnju građevinkih elemenata, mašine za podzemne radove i za površinske i jamske kopove),

• poljoprivredne mašine (mašine za obradu zemlje i distribuciju masa, mašine za zaštitu biljaka, mašine za sakupljanje biljaka),

• tehnička zaštita životne sredine (mašine i sistemi za ograničavanje i korišćenje otpadnih materija i otpadne energije i filterski sistemi za emisije u vazduh, postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, sistemi za preradu čvrstog otpada, sistemi za snižavanje buke i vibracija,


36

sistemi za korišćenje alternativnih izvora energije, mašinski sistemi za regulisanje čistoće vazduha i mikroklime u unutrašnjoj sredini, samo-sistemi za provetravanje, klimatizaciju i grejanje).

3.1.2 Funkcije mašinskih sistema u životnoj sredini

Mašinski sistemi, slično kao i drugi tehnički sistemi, karakterišu se svojom namenskom funkcijom i funkcijom u životnoj sredini (tzv. primarnom i sekundarnom funkcijom). Aspekti koji se odnose na namensku - primarnu funkciju mašinskih sistema, odavno su savladani. Sve više pažnje se posvećuje funkcijama ovih sistema u životnoj sredini - sekundarnoj funkciji. Pri tome je sve prisutnija potreba da se funkcije vezane za životnu sredinu svrstaju u primarne funkcije i da sa namenskim funkcionišu u interaktivnom skladu.

Iz prakse proizilazi da osnovni i najveći deo opterećenja životne sredine, direktno ili indirektno, izazivaju mašinski sistemi (proizvodnjom poizvoda).

Glavni razlozi ove nepovoljne situacije mogu biti razni.

Procesi promene i prenosa energija i materija, procesi mehaničke prerade materija u mehaničkim sistemima, uvek su praćeni otpadom. Energetske promene i prenosi se realizuju sa efikasnošću manjom od 100 %. Izgubljena energija u tom slučaju opterećuje životnu sredinu (npr. izgubljena toplotna energija kod proizvodnje električne energije u termoelektranama). Promenom električne energije za pogon mašina (npr. mašina alatki u proizvodnim halama) nastaje toplotno opterećenje unutrašnje sredine. Promena hemijskog sastava materije praćena je nastankom sporednih (otpadnih) materija, često sa većim negativnim uticajem na životnu sredinu, nego što je imala polazna supstanca - materija (npr. nastanak sumpornog oksida kod sagorevanja “sumpornog” uglja). Kod mehaničke obrade materijala nije uvek moguće u potpunosti iskoristiti osnovni materijal, te nastaje otpad, koji ne može uvek biti u potpunosti recikliran.

Kvalitet mašinskih sistema, sa gledišta njihove sekundarne funkcije u životnoj sredini, ne odgovara u mnogim slučajevima savremenim zahtevima u vezi sa zaštitom životne sredine. Mašinski sistemi se široko koriste u svim oblastima ljudskog rada, u industriji, građevinarstvu, poljoprivredi, u službama građanstva u stambenim i zajedničkim objektima. Mnogi sistemi su svojom koncepcijom i tehničkim nivoom rešenja zastareli i ne odgovaraju higijenskim propisima, odnosno propisima za zaštitu životne sredine.

Neodgovarajuće korišćenje mašinskih sistema tj. greške i nedostaci za njihovu potpunu (primarnu) funkciju vode ka degradaciji i zagađivanju životne sredine. Kao primer se može navesti nepravilno doziranje hemijskih sredstava kod tretiranja – zaštite biljaka poljoprivrednim mašinama, neispravno


37

eksploatisanje sagorevajućih sistema (kotlova, energetskih sistema, automobilskih motora), kvarovi sistema za filtriranje emisija u vazdušnu sredinu, kvarovi funkcija postrojenja za prečišćavanje industrijskih i otpadnih voda i slično. Narušavanje eksplotacione discipline i tehnički kvarovi mogu dovesti do havarija sa posledičnim mehaničkim (destruktivnim) dejstvima i produkcijom otpada u životnu sredinu.

Mašina, mašinski sistem, kao antropogena komponenta životne sredine, deluje interaktivno na čoveka i druge komponente životne sredine svojim mehaničkim, materijalnim, funkcionalnim i estetskim faktorima. Uzajamna dejstva između mašine, ostalih komponenata životne sredine i čoveka prikazuje sl. 3.1. Kao primer za konkretizaciju moguće je navesti automobil.

U automobilu na čoveka direktno deluju ergonomski faktori (uticaj oblika sedišta, razmeštaj upravljačkih elemenata, komandi) i oscilatorni procesi (vibracije, buka). Posredstvom drugih komponenti sredine (vazduha) čovek je u automobilu pod uticajem izduvnih emisija automobilskog motora (gasovi CO i NOx), buke i mikroklimatskih faktora koji su rezultat delovanja sistema grejanja (respektivno klimatizacije i spoljašnje klime). Posredstvom vazduha na čoveka (građanina) u okolini automobila deluju buka i izduvne emisije.

Kod upravljanja automobilom, čovek promenom režima rada motora utiče na izduvne emisije, buku i vibracije. Mikroklimatske faktore uslovljava čovek upravljanjem jačinom grejanja, odnosno klimatizacije.

Izduvne emisije automobila deluju kroz vazduh na druge komponente životne sredine, pre svega na floru u blizini saobraćajnica (kamilica, zova i druge biljke u blizini saobraćajnica sadrže povećane koncentracije Pb2+, Cr6+ i drugih toksičnih teških metala i štetnih supstanci).

Čovek kao konstruktor, projektant kod projektovanja automobila, utiče na produkciju izduvnih emisija i buke, pri čemu je delovanje čoveka na prirodne komponente ograničeno i odnosi se na odstranjivanje posledica devastacije flore.

ôvek

Ma{ina

Slika 3.1: Odnosi u sistemu: mašina - komponente životne sredine - čovek


38

Detaljnije je moguće posmatrati funkciju mašina u životnoj sredini pomoću sistema prenosa:

izvor ⇒ polje prenosa ⇒ objekat gde izvor i objekat može biti čovek i bilo koja komponenta životne sredine. U ovom sistemu većina mašinskih sistema svojom proizvodnjom otpadne energije, otpadnih materija i mehaničkim uticajima, predstavlja izvor koji deluje kroz polje prenosa (vazduh, vodu, zemljište) na objekte.

Specifični mašinski sistemi (npr. postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda), svojom funkcijom u polju prenosa, služe ograničenju toka otpadne energije i otpadnih materija iz izvora na objekte, kao i na uređivanje stanja životne sredine – čistoće vazduha i mikroklime (sistemi provetravanja, klimatizacije, grejanja).

Direktni odnos mašine i čoveka (koji rukuje i upravlja mašinom) je predmet posebne ergonomske analize.

3.1.3 Ergonomski kriterijumi mašinskih sistema

Ako mašinski sistemi treba da služe čoveku, moraju biti prilagođeni njegovim fizičkim, senzorskim i mentalnim mogućnostima. Interakcija čoveka i komponenata životne sredine, u energetskom smislu se sužava na konkretnog pojedinca, koji je u direktnom kontaktu sa konkretnom mašinom. Komponente životne sredine se ograničavaju na prostor kojim su čovek i mašina ograničeni. Sistem koji ergonomija prati, je sličan sistemu na sl. 3.1. Njegov osnovni smisao je istraživanje relacije čovek – mašina. Ergonomija se bavi studijom zahteva na radni proces sa gledišta mogućnosti čoveka, sa ciljem optimizacije psihofizičkog opterećenja čoveka. Ergonomska rešenja su orijentisana na stvaranje optimalnih uslova za rad, na uređajima i mašinskim sistemima, sa ciljem iskorišćenja znanja, fizičkih i psihičkih sposobnosti čoveka. Ergonomija za ispunjenje svojih ciljeva, primenjuje tehnička i humanistička saznanja. U humanističke osnove ergonomije spadaju:

• industrijska antropometrija – pruža tehnici osnove o dimenzijama ljudskog tela za projektovanje sedišta, upravljačkih i komandnih funkcija mašina i slično,

• fiziologija rada – ispituje funkciju organizma kod fizičkog rada, prati uticaj radnih uslova i efikasnost radnog opterećenja na ljudski organizam,


39

• psihologija rada – studira uticaj tehnike i radne sredine na ljudsku psihu i definiše psihičke zahteve u vezi sa konstrukcijom mašinskih sistema,

• higijena rada – bavi se odnosima između ljudskog organizma i faktora ljudske sredine, koji obuhvataju parametre mikroklime, čistoće vazduha, svetlosne i akustične parametre, vibracije, električne pojave, uključujući i zračenje.

Ergonomska analiza ponašanja čoveka je orijentisana na informacije aktivnosti (posmatranja stanja mašine, čitanje podloga, primanje i pružanje uputstava i naredbi), odlučujuće aktivnosti (izbor radnog postupka, rešenje odstupanja od propisanog stanja, havarijskih situacija), trasnporta (manipulacija sa komandnim tasterima, materijalom, otpadom, merilima, alatima).

Ergonomska rešenja na mašinama se odnose na one delove mašina sa kojima čovek (poslužilac, korisnik) komunicira. U obzir treba uzeti:

• dimenziono rešenje mašine (predlog prostora u kojem se realizuje kretanje, vidno polje, raspored signalizacije i komandnih rukohvata prema antropometriji čoveka),

• predlog komandnih elemenata (ručno, kontinualno, više položajno upravljanje, upravljanje od tačke do tačke itd.),

• raspored signalizacije (prema načinu registrovanja – vid, sluh, dodir, prema sadržaju informacija – kvalitativne, kvantitativne), i

• raspored panela, komandnih pultova, itd.

3.1.4 Mašina – izvor otpadnih materija i “otpadne” energije

Delovanje mašinskih sistema u industriji, energetici, saobraćaju,

poljoprivredi i službama za stanovništvo na životnu sredinu, može se odnositi na više osnovnih problemskih oblasti:

• vazduh,

• voda,

• sredstva za hlađenje i podmazivanje,

• čvrsti otpad,

• buka, vibracije,

• radioaktivno i elektromagnetno zračenje i druge.


40

Kao abiotički antropogeni izvori degradacije životne sredine, mašine utiču na vitalne komponente životne sredine i deluju na čoveka. Nacionalna i međunarodna legislativa (ugovori, zakoni) vode ka snižavanju savremene produkcije otpadnih materijala i ötpadne¨ energije. Analiza emisionih i imisionih podataka u navedenim problemskim oblastima omogućuje da se mašinski sistemi uređuju kao celine, a takođe i da se odredi grupa uređaja koji su sa gledišta degradacije životne sredine odlučujući.

3.2 Zagađenje vazduha

Glavni izvori zagađivanja vazduha su:

• stacionarni procesi sagorevanja (proizvodnja električne energije, industrijski kotlovi, zagrevanje stambenih i industrijskih objekata).

• saobraćajni sistemi (automobili, avioni, šinska vozila, brodovi).

• industrijska preduzeća (svi procesi sagorevanja u metalurgiji, proizvodnji plastičnih masa, u industriji cementa, rafinerijama nafte, saobraćaju i skladištenju).

• prerada čvrstih otpada.

• ostali izvori (pretežno manjeg obima u proizvodnji i službama za građanstvo).

Glavni zagađujući elementi, koji se emisijom oslobađaju u vazduh industrijski najrazvijenijih zemalja su:

• aerosoli, pretežno čvrste, delimično tečne agregacije

• sumporni oksidi SOx (pretežno SO2, delimično SO3)

• azotni oksidi NOx (pretežno NO, NO2), organske materije, pre svega ugljovodonici CxHy

• ugljen monoksid CO

• teški metali - kadmijum, olovo, hrom, bakar, cink i drugi

Limitirajuće ili granične vrednosti emisije ili imisije zagađujućih materija u vazduhu su određene standardima.

Pored delovanja materija koje, pre svega, zagađuju slojeve atmosfere iznad zemlje, poslednjih godina dolazi do atmosferskih promena, globalnog otopljavanja u atmosferi i narušavanja sloja stratosferskog ozona.


41

Ove promene su uslovljene povećanjem koncentracija nekih gasova, koji se nalaze u atmosferi u vrlo malim koncentracijama, ali su vrlo uticajni na uslove života na zemlji.

Među njih pre svega spadaju:

• ugljen dioksid CO2,

• azot oksid NOx (NO, NO2)

• metan CH4,

• halogeni ugljovodonici CFC, HCFC, HFC (freoni).

Izvori i ovih materija su tehnički uređaji - sistemi za spaljivanje, motori, rashladni sistemi, raspršivači i sl. Osnovne energije koje ”kontaminiraju“ vazduh ili se prenose njime su:

• toplotna energija i

• akustička energija.

Nasuprot tome da se mehanička energija mašina najčešće menja u toplotnu i akustičku energiju, prenos toplote sa mašinskih sistema ima značajan uticaj na toplotno zagađivanje atmosfere.

Iz glavnih energetskih izvora (elektrana) toplota se u atmosferu odvodi isparavanjem vodene pare u rashladnim tornjevima, što prouzrokuje zagađenje atmosfere produkovanom parom (sa lokalnim posledicama na klimu u zavisnosti od metereoloških uslova). Ozbiljniji problem u atmosferi je produkcija CO2 koji, kao takav, izaziva efekat “staklene bašte” i deluje na povećanje globalne temperature atmosfere zemlje.

Topla voda iz rashladnih sistema elektrana i industrijskih preduzeća (npr. fabrika celuloze) u površinske vode, predstavlja direktno, ozbiljno zagađenje životne sredine sa lokalnim dejstvom. Atmosferom - vazduhom se prenosi i akustična energija koja značajno zagađuje životnu sredinu.

3.2.1 Procesi i materije koji zagađuju atmosferu

Najznačajniji izvori zagađenja atmosfere su procesi u kojima ima sagorevanja. Sagorevanje se, sa jedne strane, realizuje kontrolisano u tehničkim sistemima, a sa druge strane nekontrolisano, na primer deponijama i sl. Glavni izvori zagađenja atmosfere su:

• ložišta i gorionici u kotlovima za proizvodnju toplotne energije u termoelektranama – toplanama, u lokalnim sistemima grejanja i sl.


42

• specifično konstruisana ložišta i gorionici kao izvori toplote za industrijske toplotne procese u metalurškoj industriji kod proizvodnje cementa, kreča itd.,

• kotlovi za spaljivanje otpada sa ložištima prilagođenim sagorevajućim materijalima, sa sagorevajućim i dodatnim gorionicima,

• motori sa unutrašnjim sagorevanjem, toplotne turbine za pogon saobraćajnih sredstava (putničkih, šinskih vozila, aviona, brodova), kao i građevinskih i poljoprivrednih mašina,

• nekontrolisano spaljivanje građevinskog otpada iz domaćinstava, paljenje na deponijama, spaljivanje u poljoprivredi itd.

Vrsta i količina emisije zavisi od primenjenog goriva, tehničkog rešenja sistema za spaljivanje (konstukcionog rešenja ložišta, prostora za sagorevanje, gorionika, sistema goriva, sagorevanja) i od upravljanja procesom sagorevanja.

Materije proizvedene u atmosferu procesima spaljivanja, su iste kao glavne, prethodno navedene, zagađujuće materije atmosfere. Isto tako, gasovi koji doprinose globalnim atmosferskim promenama, sa izuzetkom halogenih ugljovodonika, imaju svoje poreklo iz procesa sagorevanja.

3.2.1.1 Sumporni oksid SO2 SO2 nastaje pretežno kod sagorevanja uglja i nafte čiji se sadržaj

sumpora kreće u granicama od 0,5 - 0,6 %. Pored SO2 pri sagorevanju nastaje i SO3 u relativno maloj količini (kod uglja 3 do 5 % od ukupnih količina sumpornih jedinjenja, količine sumpornih jedinjenja u paljevinama, kod uglja za grejanje i do 8 %). SO2 se u amosferi oksiduje u SO3, gde vreme transformacije zavisi od vlažnosti vazduha i prisustva čvrstih čestica, ubrzavajući katalitički oksidaciju. U granicama 2 do 4 dana (u suvom i čistom vazduhu), ili za 10 minuta (na vlažnom i prašnjavom vazduhu), oksidacijom pređe više od 50 % iz SO2 u SO3. Oksidaciju SO2 u SO3 potpomaže ultraljubičasto zračenje. SO3 vrlo brzo reaguje sa H2O obrazujući vrlo agresivnu sumpornu kiselinu H2SO4 (kisele kiše); SO2 se može hemijskim promenama u atmosferi transformisati i u aerosli, kao i čestice SO4

2- (sulfati).

Sumpor u vazduhu (u obliku SO2 ili kao čestica SO42-) deluje negativno na

biljke, ometa ćelije i proces fotosinteze pre svega kod smreka i borovih šuma - drvoreda. SO2 i kiselina H2SO4 povećavaju koroziju materijala, oštećuju istorijske spomenike (nerastvorljiv krečnjak se menja u rastvorljiv gips).

[ ]

32 SOSO O→

SO3+H2O=H2+SO4

2-


43

3.2.1.2 Oksidi azota NOx

Od poznatih pet oksida azota (od NO do N2O5), samo dva su bitna za

analizu zagađenja vazduha - NO i NO2 (zajednički nazvani NOx). Kod spaljivanja fosilnih goriva postoje dva izvora NOx: Toplotni NOx, koji nastaje kod zagrevanja kiseonika i azota u sagorevajućem vazduhu na visokoj temperaturi (višoj od 1000K), kod koje dolazi do oksidacije azota. NOx iz goriva nastaje oksidacijom azota koji je sastavni deo goriva. Različita goriva imaju različit sadržaj azota. Zemni gas ne sadrži, takoreći, nimalo azota, dok neke vrste uglja sadrže i do 3% od ukupne mase. Sve emisije NOx nastaju u obliku NO, deo NO2 u paljevinama je beznačajan. Kod hlađenja paljevina NO se transformiše na svoje izvorne komponente. Kod sagorevanja u većini gorionika vreme nije dovoljno i NO odlazi sa paljevinama u atmosferu, gde oksidacijom sa kiseonikom u roku od devet dana nastaje NO2. Samostalno ili vezan u neko hemijsko jedinjenje NO2 predstavlja najštetniju materiju u atmosferi (sa H2O gradi jaku azotnu kiselinu HNO3).

Trend snižavanja emisije je znatno niži nego kod SO2, što je rezultiralo različitim principima ograničavanja SO2 i NOx (NOx se teže ograničava) i različitim izvorima (kod NOx je najznačajniji izvor saobraćaj što u samom startu otežava ograničavanje).

Pored toga mere za snižavanje produkcije CO (povećani dovod vazduha za sagorevanje), ne mogu se primenjivati u slučaju azota jer bi izazvale potpuno suprotan efekat.

NO2 je osnovni izvor za nastanak fotohemijskog smoga. Prilikom hemijskih reakcija u atmosferi može nastati azotna kiselina HNO3. NO2 deluje razdražljivo na oči i disajne puteve, oštećuje ćelije biljaka, HNO3 povećava koroziju materijala.

3.2.1.3 Oksidi ugljenika

Oksid ugljenika (CO) nastaje kod nepotpunog sagorevanaja iz sledećih razloga:

• nedostatak kiseonika,

• niske temperature plamena,

• kratko vreme zadržavanja paljevine kod dovoljno visoke toplote i

• niska turbulencija u sagorevajućem prostoru.


44

Optimalni uslovi za sagorevanje su u opštem slučaju bolje stvoreni kod stacionarnih mesta sagorevanja (ložišta), nego kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem i zbog toga je udeo emisije CO kod stacionarnih izvora niži nego kod mobilnih sistema.

Za sisteme sagorevanja u termoelektranama u SAD se kaže da je produkcija CO samo 0.5 % od ukupne emisije CO i pored toga što navedeni sistemi koriste i do 30 % svih fosilnih goriva.

CO je gas, vrlo otrovan i relativno vrlo stabilan. Vreme njegovog trajanja u atmosferi se kreće oko 4 meseca.

Kod atmosferskih hemijskih reakcija CO potpomaže transformaciju NO i nastajanje fotohemijskog smoga. Ekstremna emisija CO se pojavljuje na mestima sa velikom frekvencijom komunikacije, kada u vreme saobraćajnih špiceva imisiona koncentracija prekoračuje maksimalno dozvoljene vrednosti (MDK).

Kod udisanja, CO se veže u krvi sa hemoglobinom formirajući karboxyhemoglobin (COHb). Sadržaj COHb određuje stepen oštećenja ljudskog zdravlja. Povećanje sadržaja COHb iznad 2,5 % MDK, može da se dogodi pri boravku tokom 2 do 3 sata u nedovoljno provetravanim prostorima ili u centrima gradova sa intenzivnim saobraćajem.

3.2.1.4 Lako isparljive organske materije Lako isparljive organske materije - VOC (Volatile organic compounds) je

zajednička oznaka za lako isparljive, za zdravlje štetne materije. Tipičan predstavnik VOC su ugljovodonici CxHy-organska jedinjenja sastavljena samo od ugljenika i vodonika. Ugljovodonici se koriste kao goriva, maziva, pogonske materije, rastvarači ili polazne materije za proizvodnju drugih jedinjenja. Do zagađenja vazduha dolazi kod njihove proizvodnje i skladištenja (iz rezervoara rafinerija odlaze kao gubici u vazduh 1 do 2% skladištene količine, a slično je i kod korišćenja motornih vozila).

Razlikuju se alifatični ugljovodonici (atomi ugljenika imaju lančanu strukturu) i ciklični ugljenovodonici (atomi ugljenika vezani u cikličnom obliku). Aromatični ugljenovodonici su ciklični i nastali su od benzena. U gradskim aglomeracijama se u vazduhu pojavljuje izobutan, izopentan (alifatični CxHy), toluen, benzen, benzopiren (aromatični CxHy). Karcinogeno deluje 7,8-benzopiren koji se pojavljuje u crno sagorelom katranu, u dimu i paljevinama kod nepotpuneog sagorevanja. Sadržan je i u paljevinama SUS motora. Akumulira se na česticama čađi.


45

3.2.1.5 Čestice Pod pojmom čestica podrazumevamo bilo koji čvrsti ili u tečnom stanju

disperzni materijal, kod kojeg čestice imaju veće dimenzije od reda dimenzija molekula (prečnik veći od cca 2,5 µm a manji od 500 µm). Mašinski sistemi produkuju materijale u obliku čestica na razne načine i njihovom difuzijom u atmosferi nastaju aerodisperzivne smese, označavane na razne načine, prema njihovom nastanku.

AEROSOL – Opšti pojam za čestice difuziono dispergovane u vazduhu.

PRAŠINA – čvrste čestice koje nastaju pretežno mehaničkim putem (razbijanjem, mlevenjem, bušenjem, itd). U tehničkoj praksi se kao prašina označavaju sve čvrste čestice difuziono dispergovane u vazduhu.

PEPEO – Čvrste čestice u paljevinama iz gorionika uređaja za sagorevanje niskokaloričnog uglja (dimenzije čestica od 1 do 100 µm).

ČAĐ – Fine čvrste čestice (veličine od 0,01 do 0,5 µm) koje nastaju kod neodgovarajućeg sagorevanja a koje sadrže pretežno ugljenik.

DIM – Fine čvrste čestice (veličine od 0,01 do 0,5 µm) koje nastaju kod okisidacionih procesa kondenzacijom materija koje isparavaju na visokim temperaturama (kod zavarivanja, topljenja metala).

MAGLA – Aerodisperziona smesa tečnih čestica veličine od 0,1 do 30 µm koja nastaje ili kondenzacijom gasovite faze ili disperzijom (raspršivanjem) veće zapremine tečnosti. Pored magle, koja nastaje kondezacijom vodene pare, u proizvodnim halama se pojavljuju uljane magle koje čine čestice sredstava za hlađenje i podmazivanje, koja se koriste kod obrade metala.

SMOG – Termin koji je nastao od engleske reči ″smoke″ (dim) i ″fog″ (magla) prvobitno se odnosio na aerodisperzinu smesu čestice, sada obuhvata skup primesa u obliku čestica i gasova koji intenzivno zagađuje vazduh u industrijskim i gradskim aglomeracijama.

AEROSOLI – Sadrže čestice razne veličine - polidisperzne soli, dok se monodisperzne aerosoli retko pojavljuju (npr. organski aerosoli).

Čestice većih dimenzija od 10 µm, a osnovni deo dimenzija 2 do 5 µm, se pri udisanju zadržavaju u nosu. U pluća ulaze čestice manje od 1 µm, a deo finih čestica se izdisanjem vraća. Rastvorene čestice se krvlju prenose u ostale delove tela, nerastvorene se odvode u limfne žlezde. Dejstva su specifična, zavisno od hemijskog sastava (toksična, fibrogena).


46

3.2.1.6 Fotohemijske promene NOx, CxHy i sunčevo zračenje, zajedno iniciraju više hemijskih reakcija u

atmosferi, pri čemu produkuju sekundarno zagađenje - fotohemijski smog. Dejstvom sunčevog zračenja na NO2, oslobađa se O3, koji deluje oksidaciono na NO i utiče na nastanak NO2 i O2. Promene su složenije ako u reakciju uđe CxHy. Promena NO na NO2 se ubrzava a povećava se i produkcija O3. Transformaciju NO u NO2 podstiče i CO. Rezultirajući efekat je nastanak acetaldehida i PAN-a (peroksiacetilnitrati). Sastavni deo fotohemijskog smoga, pored O3, su formaldehid perdsibenzoilnitrat i akrolein. Fotohemijski smog izaziva nadraživanje sluzokože očiju, disajnih organa, narušava vegetaciju i oštećuje sve ostale proizvode (metale i nemetale).

3.2.1.7 Teški metali Teški metali karakterišu se visokom gustinom (većom od 5 g/cm3) i danas

se poistovećuju sa toksičnim metalima. Za najopasnije se smatraju: kadmijum, živa, olovo i hrom, a značajni mogu biti i bakar, cink, molibden, nikl. Neki od njih (cink, bakar, mangan, molibden), u optimalnim sadržajima u zemljištu i biljkama, predstavljaju mikrohranu, što znači da su potrebni. Naravno, metali su prisutni u obliku svojih katjona.

U velikim koncetracijama mogu biti izrazito toksični. Glavni izvori teških metala u životnoj sredini su imisije, otpadi iz industrije i komunalni otpadi. Kod različtih metala oblik imisije može biti različit. Neki teški metali se vežu za čvrste i tečne čestice, drugi se pojavljuju u vazduhu u gasovitom obliku. Na primer, olovo se u imisiji nalazi 12 % na čvrstim česticama, 3 % na tečnim, a 85 % u gasovitom stanju. Kod hroma su ovi odnosi u redosledu: 88 %, 3 %, 9 %, respektivno.

Teški metali deluju negativno u lancu ishrane. U zemljištu, u organizmu biljaka i životinja se po pravilu kumuliraju, što pogoršava njihova dejstva. Kod čoveka narušavaju nervni sistem, bubrege, a mogu biti izvor mutagenih i kancerogenih promena.

3.2.2 Smanjivanje emisije u atmosferu

Glavno opterećenje za atmosferu su emisije i stacionarnih sagorevajućih sistema i automobilskih motora.

Emisije se mogu snižavati:

• Ograničavanjem potrošnje energije


47

• Zamenom fosilnih goriva drugim izvorima

• Korekcijom procesa sagorevanja i instalacijom sistema za prečišćavanje, emisije se mogu učiniti manje toksičnim

Potrošnju energije je moguće ograničiti:

• Povećanjem efikasnosti mašinskih sistema (boljim iskorišćenjem korištene energije) u uređajima domaćinstva, automobilima i drugim saobraćajnim sredstvima, industrijskim proizvodnim sistemima.

• Boljom toplotnom izolacijom zgrada (stambenih, društvenih, industrijskih).

• Instalacijom energetski efikasnijih sistema osvetljenja

Doslednom primenom ovih mera se npr. procenjuje moguće sniženje potrošnje energije u SAD na 0,5 aktuelne vrednosti.

Zamena fosilnih goriva drugim izvorima ima značaj ne samo sa gledišta smanjivanja emisija, već i zato, što su alternativni izvori energije obnovljivi izvori (za razliku od fosilnih goriva). Radi se o širem korišćenju solarne energije, vetra, vodene i geotermalne energije, kao i nuklearne energije.

Sniženje emisije kod sistema u kojima sagorevaju fosilna goriva moguće je ostvariti na sledeće načine:

• Merama pre spaljivanja (sagorevanja) npr. prelaskom na goriva sa nižim sadržajem sumpora ili azota (kod nekih sistema za sagorevanje), sagorevanjem etanola ili metanola kod automobilskih motora umesto benzina. Kod velikih sistema za sagorevanje je potrebno fizičkim ili hemijskim postupkom sniziti sadržaj sumpora i azota u gorivu pre sagorevanja.

• Merama kod sagorevanja koje vode ka usavršavanju procesa sagorevanja npr. primenom novih tipova gorionika sa sniženom emisijom NOx, primenom novih metoda fluidnog sagorevanja koje redukuje NOx i SOx. Kod klasičnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem moguće je optimirati prostor i upravljati procesom sagorevanja, eventualno ove motore zameniti drugim sistemima (gasnim turbinama, stirlingovim motorom).

• Mere za sagorevanje koje se odnose na zahvatanje i smanjenje nastalih emisija pre njihovog izduvavanja u atmosferu. Kod velikih sistema za sagorevanje se instališu sistemi za odvajanje pepela i odvajači SO2, kod automobila najčešće su to katalizatori koji se ugrađuju u auspuh (izduv) motora.


48

3.2.2.1 Emisija motora sa unutrašnjim sagorevanjem

Za savršeno sagorevanje ugljovodonika C7H13 (može da bude predstavnik ugljovodonika, od kojih je sastavljen benzin) polazi se od stehiomertrijskog izračunavanja odnosa masa količine vazduha i goriva 14,4. Ukoliko je količina vazduha i goriva, odnosno njihov odnos niži od 14,4 onda je smeša bogata i suprotno, ukoliko je njihov odnos viši od 14,4 onda je siromašna.

Bogata smeša potpomaže (povećava) produkciju CO i nesagorelih ugljovodonika. Siromašna smeša daje suprotan efekat. Bogata smeša se, usled nedostatka kiseonika, odlikuje nižom temperaturom sagorevanja i time se redukuje NOx. Kod siromašne smeše situcija je drugačija – višak kiseonika snižava temperaturu plamena i doprinosi snižavanju emisije NOx.

Pored sagorevanja cca 20 % emisije ugljovodonika se emituje u atmosferu isparavanjem iz rezervoara goriva, karburatora i crpljenjem pogonskih masa. Snižavanje emisije u izduvnim gasovima se realizuje sa svim dodatnim uređajima eliminisanjem njihove štetnosti:

• toplotnim reaktorima,

• povratnim vodom izduvnih gasova i

• katalizatorima (za efikasnu redukciju CO, NOx, CxHy)

10 15 20 25Odnos vazduh/gorivo kg/kg [ ]

Snaga

C Hx y

NOx

CO

Potro{nja goriva

Kon

cent

raci

ja

Slika 3.2: Uticaj odnosa vazduh/gorivo na produkciju emisije i eksploatacione

karakteristike motora SUS


49

Toplotni reaktor je u principu dopunski gorionik koji omogućava dalju oksidaciju CO i CxHy u izduvnim gasovima. Motor radi sa malo bogatijom smešom za pouzdano sagorevanje u reaktoru, što doprinosi snižavanju emisije NOx, ali povećava potrošnju goriva.

Povratno upravljanje dela izduvnih gasova u usisnu granu motora, doprinosi povećanju temperature sagorevanja, jer relativno inertni izduvni gasovi akumuliraju određenu količinu toplote, koja nastaje kod sagorevanja, bez uticaja na mešavinu vazduh/gorivo. To dovodi do snižene produkcije NOx, a u kombinaciji sa toplotnim reaktorom i do sniženja sadržaja CO i CxHy u izduvnim gasovima, kao i do smanjene snage motora i povećane potrošnje goriva.

Trosmerni katalizator sa upravljanom regulacijom sastava smeše omogućava dodatnu oksidaciju CO i CxHy u CO2 i redukciju NOx na N2. Težnja, odnosno zahtev je eksploatacija motora u uslovima bliskim stehiometrijskom odnosu vazduh/gorivo = 14,4 kada je snaga, odnosno efektivnost motora najveća (slika 3.7). Trosmerni katalizator može biti uspešno primenjen samo u kombinaciji sa mikroprocesorskim upravljanjem karburatora ili ubrizgavanj a goriva. Katalizatorski sloj može biti brzo uništen ukoliko se koristi olovni benzin. Zbog toga se u ovom slučaju mora koristiti bezolovni benzin. Ovo rešenje doprinosi zaštiti životne sredine.

Odnos vazduh/gorivo kg/kg [ ]

Efik

asno

st %[

]

100

80

60

40

20

013 14 14,614,9 15 16

C Hx y

NOx

CO

Slika 3.3: Funkcionalni parametri trosmernog katalizatora sa upravljanom

regulacijom smeše vazduh/gorivo


50

3.3 Zagađenje voda

Prema poreklu vode se dele na:

• prirodne (atmosferske, podzemne, površinske)

• otpadne (komunalne, industrijske)

3.3.1 Otpadne vode

Vode koje se odvode nakon primene, sa pogoršanim osobinama pod dejstvom antropogene aktivnosti, nazivaju se otpadne. Dele se na:

• komunalne vode – iz domaćinstva, javnih zgrada, socijalnih ustanova, zavoda (kuhinja, toaleta, kupatila, umivaona),

• industrijske vode – tečni otpadi, koji nastaju kod prerade sirovina, vode zaprljane u proizvodnim procesima i poljoprivrednoj proizvodnji,

• gradske vode – vode, koje teku u gradskoj kanalizaciji, tj. mešavina komunalnih i industrijskih otpadnih voda.

Sadržaj zagađujućih materija u otpadnim vodama pre njihovog ispuštanja u recipiente (obično površinskih vodenih tokova), ne sme prekoračiti Maksimalno Dozvoljene Koncetracije (MDK) [mg/l].

Kod komunalnih voda i gradskih otpadnih voda MDK zagađenja zavisi od izvora zagađenja – odnosno prema broju Ekvivalentnih Stanovnika (ES).

Podatak ES pokazuje specifično zagađenje BPK5, produkovano jednim stanovnikom na dan.

Zagađujuće organske materije u komunalnim vodama su pretežno fekalnog porekla.

Neorganske materije predstavljaju: hloridi, natrijum, kalijum i neorganski oblici azota. Povećanje neorganskih materija potiče iz fekalnih otpadnih voda, kuhinjskih otpada, sredstava za čišćenje i pranje kao i pranja prljavih ulica i javnih prostora. Čišćenje ispirajućih voda se realizuje biološkim procesima u gradskim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda.

Industrijske otpadne vode imaju (za razliku od komunalnih voda) vrlo različit sastav u zavisnosti od vrste tehnologije. Sa ovog gledišta ih delimo na vode sa:


51

• pretežno neorganskim zagađenjem i

• pretežno organskim zagađenjem

Pokazatelji industrijskih otpadnih voda (MDK) određene su normativima na bazi prerađenih sirovina i tehnološkog procesa proizvodnje. U glavne grupe proizvodnje spadaju:

• vađenje (crpljenje) i prerada ruda (uključujući i rude urana),

• vađenje (crpljenje) i prerada uglja (uključujući fabrike za briketiranje i toplane),

• toplane i elektrane (uključujući i prečišćavanje voda),

• metalurška proizvodnja (čelik, obojena metalurgija),

• mašinska i elektrohemijska proizvodnja (mašinska obrada, površinska zaštita materijala),

• hemijska industrija (rafinerija nafte, petrohemija, skladišta naftnih materijala, proizvodnja celuloze, papira i drugi hemijski proizvodi),

• potrošačka proizvodnja (tekstili, stakla, keramike),

• prehrambena industrija (mlekare, pivare, prerada mesa, alkohola, kvasca, skroba) i druga.

3.3.2 Procesi, materije i energije koje zagađuju vode

Zagađenje voda u opštem slučaju može se okarakterisati:

• smanjenjem sadržaja kiseonika (u odnosu na sadržaj koji se pojavljuje u čistim vodama),

• sadržajem zagađujućih materija,

• toplotnim zagađivanjem.

Među karakteristične pokazatelje zagađivanja površinskih voda spadaju:

• smanjeni sadržaj kiseonika,

• povećani sadržaj organskih materija, soli, itd,

• sadržaj teških metala, VOC, pesticida i polihlorovodnih bifenila (PCB),

• sadržaj organohlornih produkata,

• termalna zagađenja.


52

3.3.2.1 Smanjenje sadržaja kiseonika Količina rastvorenog kiseonika u vodi je osnovni parametar koji

karakteriše zagađenje vode. Minimalno dozvoljene vrednosti s obzirom na bolesti riba jesu: 5 do 8 mg/l za pastrmke, 3 mg/l za šarane. Nominalna koncetracija kiseonika (stanje zasićenja) zavisi od temperature i sadržaja soli u vodi i kreće se u granicama od 8 do 15 mg/l. Nedostatak kiseonika ugrožava život živih organizama u vodi, odakle slede dalje promene (miris, promena boje vode). Promene su prouzrokovane organskim otpadnim materijama koje u vodi oksidiraju (komunalne vode, industrijske otpadne vode, vode iz prehrambene, papirne i celulozne industrije), a eventualno i oksidacijom nekih neorganskih otpadnih materija.

Nedostatak kiseonika odgovara organskom zagađenju voda koje se iskazuju veličinama BPK (Biohemijska Potrošnja Kiseonika), i HPK (Hemijska Potrošnja Kiseonika). BPK5 je količina kiseonika koju potroše mikroorganizmi na biološki rastvor organskih materija, za vreme aerobnih uslova, bez fotosinteznih dejstava mikroorganizama. Kod navedene metode se primenjuju heterotrofne bakterije, kojih u otpadnim vodama ima dosta. Bakterije koriste, slično kao kod bioloških aerobnih prečišćavajućih procesa, organske marerije kao izvor energije i življenja. Nakon izvesnog vremena organska materija se oksidiše u CO2, H2O i NH3. Nekim industrijskim vodama neophodno je dodati (zbog utvrđivanja BPK) - podlogu za razvoj. Oksidacija se odvija u tami (zbog izbegavanja fotosinteze) i traje 5 dana – BPK5.

HPK5 odnosno HPK govori o količini kiseonika neophodnoj za oksidaciju organskih (biološki nerastvorljivih) otpadnih materija u vodi, pomoću oksidacionog procesa (kalijum-dihromata, kalijum-permanganata). Vrednosti BPK i HPK se navode u mg/l.

3.3.2.2 Povećan sadržaj hranljivih materija Hranljive materije (azot, fosfor, ugljenik, natrijum, kalcijum, kalijum,

gvožđe, mangan, bor, kobalt) su neophodne za rast živih organizama. Kao zagađujući elementi se deklarišu u slučajevima kada njihova koncentracija omogućuje prekomerni rast biljaka.

Posledica toga je nekvalitetna vode za piće, rekreaciju i za život drugih organizama. Nakon odumiranja biljni sistemi osiromašuju (usporavaju) oksidaciju vode i kiseonika, i to dalje pogoršava uslove za ostale organizme. Navedeni proces se naziva entrofizacija i vrlo je važan za jezera. Za entrofizaciju su odlučujuće tri materije: ugljenik, kalijum i fosfor. Ugljenik je u dispoziciji iz prirodnih baznih izvora, iz atmosferskog CO2 i organskih materija. Glavni izvori


53

azota i fosfora su iz otpadnih voda i veštačkih đubriva. Posebni izvori fosfora su polifosfati koji su se dodavali sredstvima za pranje.

Azot je u pijaćoj vodi sadržan u obliku NO3¯ koji nisu posebno opasni. Određene bakterije, koje se nalaze u digestivnom traktu mogu da transformišu NO3¯ u vrlo toksičan nitrit NO2¯, koji ima veći afinitet ka homoglobinu u krvi nego kiseonik. Ukoliko NO2 zameni kiseonik, dolazi do gušenja (organizam pomodri usled nedostatka O2).

3.3.2.3 Soli Voda sadrži razne rastvorljive soli, koje obuhvataju katjone natrijuma,

kalcijuma, magnezijuma i kalijuma, kao i anjone hlorida, bikarbonata itd. Koncentracija svih rastvorljivih soli - TDS (Total-disolved-solids) su u slatkim vodama niže od 1500 mg/l (pijaća voda ima oko 500 mg/l), u slanim vodama ima više od 5000 mg/l (morska voda ima od 30000 do 34000 mg/l). Do povećanja sadržaja soli dolazi delom u tehničkim procesima, a povećanje količine soli je pre svega izazvano kod korišćenja vode za navodnjavanje, kada isparavanjem vode raste koncentracija soli u preostaloj vodi.

3.3.2.4 Teški metali Teški metali u vodu dolaze imisijama iz vazduha i otpadnim vodama iz

industrijskih procesa. Vrlo čestim izvor teških metala je mulj iz filtera otpadnih voda koje sadrže kadmijum (iz komunalnih otpada i fosfatnih đubriva), olovo (iz industrijskih đubriva i posredstvom kroz imisije iz sagorelog olovnog benzina), živu (potapanjem žitarica u rastvore žive), hrom (iz industrijskih imisija, sagorevanjem fosilnih goriva, otpada kože itd) i bakar (iz metalurških procesa, pribora od bakra za zaštitu biljaka).

3.3.2.5 Lako isparljive organske materije Lako isparljive organske materije VOC (Volatile organic compounds) se

koriste za razne industrijske procese u tečnom stanju kao rastvarači. U kontaktu sa atmosferom ove materije intenzivno isparavaju. U najvećim koncentracijama se VOC pojavljuju u podzemnim vodama i do 103 puta većim koncetracijama nego u površinskim vodama.

Kao najznačajnija VOC materija je vinilhlorid (proizvodnja PVC), tetrahloretilen (rastvarač), trihloretilen (rastvarač za čišćenje elektronskih delova), 1,2 dihloretan (odmašćivanje metala, sredstvo za hemijsku industriju),


54

tetrahlormetan (sredstvo za čišćenje u domaćinstvu, sredstvo za gašenje požara).

VOC su posebno opasne u pijaćuj vodi – vidljiva su njihova kancerogena dejstva a kod nekih (tetrahlormetan) i akutna toksična dejstva.

3.3.2.6 Pesticidi Pesticidi predstavljaju grupu hemijskih materija za uništavanje štetnih

organizama. Prema nameni postoje insekticidi (za insekte), herbicidi (za biljke), rodenticidi (za glodare), fungicidi (za gljive) i drugi.

Prema hemijskom sastavu razlikujemo tri grupe sintetičkih organskih insekticida:

• organohlorne,

• organofosfatne,

• karbamati.

Organohlorni pesticid DDT je poznat po visokoj perzistentnosti i kumulativnosti (biokumulativnosti), usled čega dolazi do postepenog povećanja koncentracije u telu organizma koji učestvuju u lancu ishrane (povećanje koncentracije DDT iz vode u telu ptica i do 105, a DDT deluje na metabolizam CaCO3 kod ptica, usled čega se javlja nedovoljno razvijena ljuska jaja).

Insekticidi sledeće generacije – organofosfati i karbomati, se odlikuju većom akutnom toksičnošću i karcinogenim rizikom. Vreme njihovog delovanja u životnoj sredini je znatno niže.

3.3.2.7 Polihlorovani bifenili (PCB) Polihlorovani bifenili (PCB) su se koristili kod kondenzatora i

transformatora, u mašinstvu kao sredstva ze podmazivanje kompresora, zatim za punjenje hidrauličnih sistema, a takođe i kao tečnosti za prenos toplote. Smese na bazi PCB su se koristile za proizvodnju sintetičkih lakova i boja i kao omekšivači u plastičnim masama. Zbog negativnih bioloških dejstava (toksičnosti, mutagenosti, kancerogenosti), u industrijski razvijenim zemljama priozvodnja je zabranjena još 1977. godine.

PCB se ponašaju slično kao DDT, ali se odlikuju još većim biokoncentracionim faktorom (cca dvostrukim u odnosu na DDT). PCB se nalaze u svim komponentama ekosistema. Otkriveni su polovinom 60-ih godina, kod istraživanja kontaminacije morske faune. Najveće koncetracije PCB se nalaze u muljevima (i do 100mg/kg) i zemljištu.


55

3.3.2.8 Mikroorganizmi - bakterije, virusi, paraziti Mikroorganizmi (bakterije, virusi, paraziti) su izvori bolesti (tifusa i kolere)

koje se šire pijaćom vodom (vodom sa površine, jelom, rukama, posudama), a posebno su rizične u zemljama u razvoju.

U našim uslovima, glavni bakteriološki rizik pijaćih voda i uopšte površinskih voda, je zagađenje koliformnim bakterijama i fekalnim streptokokama – enterokokama. Granične vrednosti su predstavljene brojem mikroba u jednom litru vode. Indirektno utiču na vodene tokove, posebno u nerazvijenim zemljama, širenje bolesti insektima koji živi u njihovoj blizini (malarija, žuta groznica, bolest spavanja).

3.3.2.9 Zagađenje termičkom vodom

Zagađenje termičkom vodom prouzrokovano je radom primarnih elektrana

velikih industrijskih preduzeća (celuloza) kada se u tokove voda odvodi ekstremno visoka količina vode (zagrejana na cca 10°C).

Povećanje temperature voda može, za neke vrste riba, da vodi poboljšanju životnih uslova, dok neke druge (na primer pastrmka i losos) bilo koje povećanje temperature ne podnose. Rezultujući učinak, ukupno gledajući, za lokalni ekosistem je negativan.

Povećanje temperature utiče na količinu rastvorenog kiseonika u vodi na dva načina:

• Metabolizam organizama se povećava, što je praćeno povećanom potrebom za koseonikom;

• Količina rastvorenog kiseonika opada, jer se pod uticajem veće temperature ubrzava oksidacija otpadnih organskih materija.


56

3.4 Sredstva za hlađenje i podmazivanje u obradi metala rezanjem i deformisanjem kao fluidni industrijski otpad

Sredstva za hlađenje i podmazivanje (SHP) su fluidi koji se primenjuju u procesu obrade metala rezanjem i deformisanjem, sa ciljem da obezbede podmazivanje, odnosno smanjenje trenja između alata i obratka, hlađenje, odnosno odvođenje toplote generisane tokom procesa obrade i ispiranje i transport strugotine.

Pored navedenih primarnih zahteva, SHP sredstva treba da ispune i određene sekundarne zahteve, kao što su: postojanost na visokim temperaturama, otpornost na mikroorganizme, antikoroziona svojstva, određeno ponašanje pri čišćenju, ponašanje pri prisustvu stranih ulja, ponašanje pri mešanju (voda/ulje), pH – vrednost, odsustvo negativnog dejstva na zdravlje radnika, odsustvo negativnog dejstva na životnu sredinu i dr.

Gotovo sva SHP sredstva mogu se svrstati u jednu od sledeće četiri vrste:

1) ulja za rezanje i deformisanje (mineralna ulja, masna ulja, mešavine ulja)

2) sintetička (hemijska) SHP sredstva (sadrže vodu i malo ili nimalo mineralnih ulja)

3) uljne emulzije (disperzije dve uzajamno nerastvorljive tečnosti, npr. ulja i vode)

4) gasna SHP sredstva (vazduh pod pritiskom, emulziona ili uljna magla, ugljen-dioksid (CO2), argon (Ar) i azot (N2)).

Ispunjavanje velikog broja različitih, kako primarnih tako i sekundarnih zahteva koji se postavljaju pred SHP sredstva, ostvaruje se dodavanjem različitih dodataka – tzv. aditiva. Pod aditivima se podrazumevaju različite supstance i jedinjenja koja se dodaju SHP sredstvima sa ciljem da: obezbede karakteristike koje određeno SHP sredstvo ne poseduje, da pojačaju određene karakteristike koje određeno SHP sredstvo već poseduje ili da potisnu (spreče) određene nepoželjne osobine SHP sredstva.

Aditivi predstavljaju vrlo značajan segment pri izučavanju zdravstvenih i ekoloških aspekta SHP sredstava, jer su često upravo aditivi ti koji negativno utiču na zdravlje čoveka i životnu sredinu. U zavisnosti od svoje uloge, aditivi se mogu podeliti u nekoliko grupa. Tabela 3.1 daje pregled grupa aditiva sa kratkim osvrtom na njihove funkcije i sadržane supstance.


57

Grupa aditiva Funkcija Primeri

Osnovni aditivi Podmazivanje Mineralna ulja, ugljovodonična jedinjenja, masna ulja i estri

Polarni aditivi Povećavaju osobine podmazivanja

Prirodne masti i ulja, sintetički estri masnih kiselina

EP – aditivi Omogućavaju dobro podmazivanje u uslovima visokih pritisaka

Jedinjenja na bazi fosfora i hlora

Antikorozivni aditivi Sprečavaju koroziju površine metala

Azotna jedinjenja, jedinjenja bora, estri fosforne kiseline, amidi masnih kiselina

Aditivi protiv stvaranja uljne magle

Sprečavanje nastajanja sitnih kapi ulja u vazduhu Visoko molekularne supstance

Aditivi za zaštitu od promene sastava

Sprečavanje reakcija unutar SHP

Organski sulfidi, cink-ditiofosfat, aromatični amini

Čvrste mazivne materije Poboljšavanje podmazivanja Grafit, molibden-sulfid, amonium-

molibden

Emulgatori Omogućavanje što bolje disperzije ulja u vodi

Tensidi, petrolej-sulfonat, alkalni sapuni i amino sapuni

Antipenušavci Sprečavanje pojave pene Silikonski polimeri, tributilfosfat

Antihabajući (AW) aditivi Zaštita površina od trošenja -

Antioksidansi Sprečavanje starenja i oksidacije ulja Natrijum-nitrat

Aditivi za poboljšanje kvašenja Poboljšanje prianjanja Triholor etilen, alkohol, sulfati,

fosfati

Pokrivači mirisa Neutralisanje neprijatnog mirisa neke od osnovnih komponenti

Borovo ulje, razni estri i etri

Sredstva za konzerviranje

Sprečavanje pojave bakterija i gljivica

Formaldehid, fenol, izotiazolinon, tiazol

Sredstva za prečišćavanje sistema

Sprečavanje zagađenja novog punjenja sistema za hlađenje i podmazivanje

Kombinacija sredstva za umreženje, emulgatora, biocida itd.

Tabela 3.1 Grupe aditiva i njihove funkcije


58

Načini primene SHP sredstava pri obradi metala skidanjem strugotine se razlikuju u zavisnosti od vrste obrade, dimenzija obratka, materijala obratka i sl. Najčešći načini primene SHP sredstava su: primena širokim mlazom (potapanjem), sprejna primena i primena usmerenim mlazovima (slika 3.4).

a) b) c)

Slika 3.4 Načini primene SHP sredstava: a) primena širokim mlazom b) sprejna primena c) primena usmerenim mlazovima

3.4.1 Materije opasne po zdravlje čoveka i životnu sredinu u SHP sredstvima

SHP sredstva su kompleksne mešavine poznatih i nepoznatih supstanci. U nepoznate supstance, pored spolja unetih čestica, mikroorganizama i nečistoća, ubrajamo i produkte pirolize1). Ovi propratni produkti, opet, međusobno reaguju i daju nepregledan broj reakcionih produkata. Zbog toga je, u oblasti mašinstva i metalurgije, široko prihvaćena sledeća jednakost:

SHP sredstva = Opasne materije

Poznate opasne materije, kao i opasnosti koje proizilaze od pojedinih sastojaka, propratnih materija ili reakcionih produkata sadržanih u SHP sredstvima, date su u nastavku.

1) Hemijsko razlaganje toplotom


59

3.4.1.1 Benzo (a) piren Benzo (a) piren je policiklično, aromatično, ugljovodonično jedinjenje i

svrstano je među dokazane izazivače raka (prema MDK2)-listi). Benzo (a) piren može biti sadržan kao nečistoća, zbog procesa proizvodnje, u ugljovodoničnim jedinjenjima mineralnih ulja, koja se primenjuju kao osnova pri proizvodnji SHP sredstava. Zbog ovoga je veoma važno da se, ukoliko je u listi sigurnosnih podataka za određeno SHP sredstvo naveden procenat aromata veći od 10 %, kod proizvođača ili isporučioca proveri sadržina policikličnih, aromatičnih ugljovodonika.

Tokom zagrevanja, kao i pri dužem stajanju, povećava se procenat policikličnih, aromatičnih ugljovodonika u SHP sredstvima. Zbog toga je preporučljivo da se u SHP sredstvima koja se ne mešaju sa vodom, a koja stoje duže od godinu dana, analizira procenat benzo (a) pirena.

Kod SHP sredstava koja se mešaju sa vodom, ne postoji opasnost od pojavljivanja benzo (a) pirena, zbog efekta razblaženja i kratkog roka upotrebe (vremena stajanja).

3.4.1.2 Mineralna ulja Mineralna ulja – ugljovodonične materije: pri kontaktu kože sa njima,

dolazi do lučenja masti koju sadrži koža, što dovodi do razaranja prirodnog masnog filma kože. Kao posledica ovoga, može doći do zatvaranja pora na koži i nastanka tzv. uljnih akni.

Osim navedenog, iz SHP sredstava koja sadrže mineralna ulja, usled velikih brzina rezanja i visoke temperature, može doći do oslobađanja mineralno-uljnih isparenja i magle, koji mogu nadražiti kožu i disajne organe.

Da bi se sprečile navedene zdravstvene teškoće, neophodno je poštovanje preporuka o maksimalnim koncentracijama mineralno-uljnih aerosoli i isparenja, preporučenih od strane ovlašćenih instituta.

3.4.1.3 Emulgatori Neki emulgatori su delotvorni samo ako imaju visoku pH – vrednost, zbog

čega pri kontaktu sa kožom mogu nastati kožna oboljenja.

EP–aditivi su uglavnom vrlo reaktivni, što ima za posledicu isušenje kože, nadraženje kože i pojavu različitih alergijskih oboljenja. 2) MDK – Maksimalno dozvoljene koncentracije


60

Hloroparafin, koji se primenjuje kao EP–aditiv, koža uglavnom dobro podnosi. Međutim, treba ga oprezno primenjivati, zbog mogućnosti nastanka kratkih lanaca hloralkana koji su štetni za kožu. Od sumpornih jedinjenja samo se pojedina smeju primenjivati kao EP–aditivi. Trikrezilfosfat može kao nečistoću sadržati toksični triortokrezilfosfat i zbog toga se ne sme primenjivati. Cinkdialkilditiofosfat se ne preporučuje kao EP–aditiv zbog svoje toksičnosti [65].

3.4.1.4 Biocidi (formaldehid i aldehidpot, izotiazolinon, tiazol) Od aldehida, formaldehid ima posebno širok spektar delovanja. Budući da

slobodni formaldehid ima dosta nedostataka, kao što su: izazivanje alergijskih reakcija i katalitičko delovanje kod nastanka nitroamina, svrstan je (opravdano) u kancerogena materije. U poslednje vreme se u SHP sredstvima, čistom formaldehidu dodaju jedinjenja formaldehidpot, koja se dele na: O – Formale i N – Formale. Tipični predstavnici O – Formala su: poluformal benzilalkohola, poluformal 1, 2 – Propilenglikola i potpuni formal 1, 2 – Propilenglikola, dok su: heksahidrotriacin, imidazolidin, oxazolidin i aminal tipični predstavnici N – Formala. Formaldehidpot ili poluformal se manje “gubi” (nestaje) od slobodnog formaldehida, karakteriše ga dugotrajnije dejstvo i manje je štetan za kožu.

Izotiazolinoni spadaju u baktericide, a kao tipične predstavnike ove grupe materija možemo izdvojiti: Metilizotiazolinon i Benzizotiazolinon. Izotiazolinoni mogu u različitim koncentracijama da izazovu različite zdravstvene tegobe, kao što su: alergija – kod jako niskih koncentracija, jako iritirajuće dejstvo na koži, sluzokoži i očima – pri koncentracijama iznad 0,5 %, kao i mutageno dejstvo na bakterije i ćelije – pri jako visokim koncentracijama, zbog čega se preporučuje da se ove materije ne upotrebljavaju kao dodaci SHP sredstvima.

Najrasprostranjeniji predstavnik iz grupe tiazola je 2 – Mercaptobenztiazol, koji se u SHP sredstvima primenjuje i kao sredstvo za zaštitu od korozije. Ove materije spadaju u potvrđene izazivače alergijskih reakcija, zbog čega ih ne treba koristiti kao dodatke SHP sredstvima.

Mikroorganizmi ugrožavaju funkciju i dejstvo SHP sredstava koja se mešaju sa vodom. Pokazatelji kontaminacije SHP sredstava mikroorganizmima su npr.: neprijatan miris, promena boje, nastanak lučevina i pene, kao i penjenje sastojaka mineralnih ulja što uzrokuje opadanje pH – vrednosti.

Sistem (pogon) koji se puni SHP sredstvom, kontaminiran je mikroorganizmima već sa dodatkom vode za mešanje. Pijaća voda sadrži oko 100 klica po m3. Takođe, mikroorganizmi kao što su bakterije, plesni i gljivice sadržani su i u vazduhu i “lepe se” (prianjaju) na sve površine, kako na delovima za obradu, tako i na delovima mašina alatki. I sam čovek je nosilac klica, tako da se pri dužem kontaktu SHP sredstava sa rukama radnika u tečnost unose mikrobi, tipični za čoveka.


61

Mikroorganizmi koji se nalaze u sistemu za tok SHP sredstava, su izuzetno otporni i raznovrsni. Karakteristične grupe su: bakterije (Escherichia coli, Pseudomonas i Desulfovibrio), gljivice (Fussarium i Penicillium) i plesni (Candida i Trichosporon). Takođe je ustanovljeno i postojanje humano-patogenih mikroorganizama, kao što su na primer: stafilokoke (Stafiloccocus), piokoke (Pyoccocus) i piokane (Pyocaneus) koji su poznati izazivači različitih infekcija.

3.4.1.5 N – Nitroamini N – Nitroamini nastaju pri reakciji nitritnih jedinjenja sa sekundarnim

aminima. Mogu da izazovu rak (cancer) različitih organa, zbog čega formiranje N – Nitroamina u SHP sredstvima mora biti strogo kontrolisano. N – Nitroamini se u SHP sredstvima koja se mešaju sa vodom, ne nalaze ili se nalaze u vrlo malim količinama. Ipak, pod određenim uslovima je moguće njihovo nastajanje i u ovim SHP sredstvima koja se mešaju sa vodom, pa se pred njih postavljaju sledeći zahtevi:

• SHP sredstva koja se mešaju sa vodom ne smeju sadržati nitrirajuće agense npr. nitrite,

• SHP sredstva koja se mešaju sa vodom ne smeju sadržati sekundarne amine,

• Prednost se daje primarnim aminima, jer njihova nitrizacija ne vodi stvaranju N – Nitroamina,

• Pri primeni tercijarnih amina, tehnički produkt mora biti što čistiji, jer je moguće zagađenje sekundarnim aminima

• Takođe je moguće dodavanje inhibitora za građenje N – Nitroamina, u SHP sredstva.

Nitrirajuće materije mogu biti unešene pri punjenju sistema za tok, SHP sredstvom. Npr. ukoliko se nitritna jedinjenja unesu sa SHP sredstvom koje kao sredstvo za zaštitu od korozije sadrži alkanolamini, moguće je stvaranje N – Nitroamina.

Tabela 3.2 daje pregled mogućih nitrirajućih agenasa, kao i načina na koji mogu dospeti u SHP sredstva.


62

Nitrirajući agensi Način unošenja u SHP sredstvo Nitrat/Nitrit Otpadne vode, sredstva protiv mikroorganizama Nitritna jedinjenja Azot-oxid iz okolnog vazduha Nitrit Ispiranje uljem za zaštitu od korizuje, koje poseduje nitrit Sekundarni amini Korišćenjem određenih sredstava za zaštitu od korozije

Tabela 3.2 Mogući nitrirajući agensi

3.4.1.6 Estri borne kiseline

Estri borne kiseline se dodaju SHP sredstvima kao aditivi za zaštitu od

korozije. Borna koselina i njeni derivati su jaki otrovi za biljke. U Švedskoj i državama južne Evrope su utvrđene zakonske regulative kojima su propisane granične vrednosti za njihovu koncentraciju u otpadnim vodama.

3.4.2 Granične vrednosti opasnih materija u SHP sredstvima

Prisustvo svih, prethodno navedenih, opasnih materija u SHP sredstvima može se u određenoj meri tolerisati. Dozvoljeno prisustvo opasnih materija, precizno je propisano graničnim vrednostima, za sve dokazane štetne materije od strane stručnih i ovlašćenih organizacija i instituta. Tabela 3.3 daje pregled postojećih graničnih vrednosti navedenih opasnih materija.

Prema MDK Fenol

5 ml/m3 = 19 mg/m3 Prema MDK

Formaldehid 0,5 ml/m3 = 0,6 mg/m3

Prema TRK3) Benzo (a) piren

0,002 mg/m3 Orijentaciona vrednost (TRK)

N – Nitrozodietanolamin 1 µg/m3

BIA4) – preporučena vrednost Mineralno uljne – aerosoli

5 mg/m3 BIA – preporučena vrednost Mineralno uljne – aerosoli + isparenja

20 mg/m3

Tabela 3.3 Granične vrednosti opasnih materija

3) TRK - Technische Richtkonzentration 4) BIA – Bio Industry Asociation


63

3.4.3 Mere zaštite od štetnog dejstva SHP sredstava

Pri dužem kontaktu radnika sa sredstvima za hlađenje i podmazivanje, može doći do kožnih, disajnih i drugih problema, oboljenja i povreda, zbog čega je neophodno pridržavati se određenih mera zaštite na radu po sledećem redosledu:

• konstrukcija mašina-alatki i zaštitnih sistema sa ciljem sprečavanja nepotrebnog kontakta čoveka sa SHP sredstvom (prskanje i sl.),

• primena SHP sredstava u kojima po mogućnosti nema opasnih materija,

• čišćenje i nega SHP sredstava i sistema toka SHP sredstava, kao i uređaja u radnom okruženju,

• odvođenje isparenja/magle i aerosoli nastalih tokom primene SHP sredstva (“sakupljači magle”),

• provetravanje prostorija radi odvođenja isparenja i aerosoli, koje nije moguće odstraniti drugim postupcima,

• primena mera zaštite kože, očiju i disajnih organa (radna odela, kape, maske, rukavice i sl.) ukoliko se kontakt ne može izbeći,

• svi delove tela koji su došli u kontakt sa SHP sredstvom, moraju se na kraju radnog vremena oprati toplom vodom i blagim sredstvima za pranje, a nakon toga primenjivati hranljive kreme za negu kože,

• u slučaju da ipak dođe do određenih zdravstvenih problema (nadražaji, alergije, upale i sl.) obavezno se obratiti za pomoć lekaru.

3.4.4 Prečišćavanje SHP sredstava

S obzirom da je jedan od primarnih zahteva koji se postavljaju SHP sredstvima - transport strugotine, neminovno je da određena količina strugotine dospe u SHP sredstvo. Pored strugotine, tokom procesa rezanja, u SHP sredstvo dospevaju i drugi strani materijali, kao što su: opiljci, strana ulja (mašinsko, hidraulično), grafit itd. Ovi strani materijali ostavljaju negativne posledice na tehničke karakteristike SHP sredstava. Zbog svega navedenog, neophodno je vršiti prečišćavanje zaprljanog SHP sredstva.


64

Upotreba novog ili prečišćenog SHP sredstva, omogućava postizanje boljih rezultata obrade. Na slici 3.5 šematski je prikazan pregled mogućih procesa prečišćavanja SHP sredstva, kao i potrebnih uređaja. Na slici 3.6 prikazan je jedan pogon za centrifugalno prečišćavanje sa šemom principa.

Proces ~i{}enja

Sedimentacija Ispiranje Filtriranje Centrifugiranje Magnetno taloènje

Hidrociklon

Filter za pritisakVakuum-filter

Magnetnotaloènje

Obrtno magnetnotaloènje

Centrifugalnaseparacija

Filter sa ulo{kom od tkanine, papira, keramike,

sinterovanog metala

vune,

Kruti filter za pritisakre{etkasti ili uspravni

Prelivni filter

Filter sa ulo{kom od tkanine, papira, keramike,

sinterovanog metala

vune,

Kruti vakuum-filterPotapaju i filterć

Sedimentacijskibazen sa popre~nim

pre~i{}avanjem

Sedimentacijski bazen sa kanalom

Gravitacioni-filter

Kruti filterRotacioni filterMreàsti filter

Ru~no

Automatski

Ru~no ili automatski

Slika 3.5: Procesi prečišćavanja SHP sredstava

Slika 3.6: Centrifugalno prečišćavanje SHP sredstava

KONCENTRISANE ČESTICE

ODVOD

KONUS

ODVOD ČISTOG SHP

DOVOD

VRTLOŽNI PRIJEMNIK


65

3.4.5 Odlaganje istrošenih SHP sredstava

Tokom eksploatacije SHP su podvrgnuta mnogobrojnim fizičko-hemijskim i termičkim delovanjima. Pod uticajem ovih faktora dolazi do promene njihovog sastava, a samim tim i njihovih fizičko-hemijskih karakteristika. Do ovih promena dolazi usled razlaganja, oksidacije, infiltracije različitih nečistoća (strugotina, opiljci, strana ulja, prašina itd.) i različitih vrsta mikroorganizama (bakterije, gljivice, plesni).

SHP sredstva spadaju u najjače aditivirana ulja (sadrže do 25%, koncentrati i do 35% aditiva) i mnogobrojna istraživanja ukazuju da istrošena SHP sredstva predstavljaju veliku opasnost po zdravlje čoveka i životnu sredinu. Dokazano je da jedan litar ulja zagađuje milion litara vode ili da jedna tona otpadnih SHP sredstava zagadi vodu reke približno kao otpadne vode grada od 40.000 stanovnika, tako da ukoliko istrošena SHP sredstva dospeju u bunare i izvore pijaće vode, posledice mogu biti katastrofalne. Isto tako je opasno ispuštati ih u kanalizaciju, kanale ili uvale, jer degradirane emulzije ostavljaju na površini vode uljne mrlje koje ometaju prehranjivanje flore i faune kiseonikom, izlučena mineralna ulja se lepe na disajne organe živih bića, a insektima na noge i krila. Sva maziva, a naročito istrošena uništavaju mikrofloru zemljišta i čine ga duže vremena neplodnim. Takođe je dokazano da je bakteriološki raspad mineralnog ulja u zemlji dugotrajan, tako da može zagaditi podzemne vode na duži period. Korišćenje otpadnih ulja kao energetskih goriva u pećima koje nisu namenjene ili prilagođene za to, može dovesti do nastanka veoma toksičnih i kancerogenih dimova i gasova koji opasno zagađuju atmosferu.

Sve ove činjenice ukazuju na ozbiljnost problema odlaganja istrošenih SHP sredstava i značaja pronalaženja rešenja ovih problema. Na slici 3.7 je šematski prikazan tok procesa odlaganja SHP sredstava.

Pri izboru metode procesa reckliranja istrošenih SHP sredstava koja se mešaju sa vodom, neophodno je analizirati sledeće aspekte:

• troškove investicije,

• pogonske troškove,

• kvalitet čiste vode,

• koncentrat,

• ukupne troškove odlaganja istrošenih SHP sredstava.

U razvijenijim zemljama postoje strogi zakonski propisi kojima se određuju obaveze proizvođača i korisnika SHP sredstava, kao i prerađivača istrošenih SHP sredstava.


66

SHP sredstva koja seme{aju sa vodom

SHP sredstva koja sene me{aju sa vodom

Ultrafiltracija Ostali postupci

Otpad

Spremno zaodlaganje -bezopasno

Kontrolisanospaljivanje

Daljerazlaganje

Odlivna voda

Uljn

a fa

za

Vod

ena

faza

Per

mea

t

Talo

g

Slika 3.7: Tok procesa odlaganja istrošenih SHP sredstava

3.5 Čvrsti otpad

Otpad nastaje kod vađenja sirovina za potrebe industrije, kod proizvodnje energije, u građevinarstvu, u poljoprivredi, domaćinstvu i kod ostalih svakodnevnih aktivnosti čoveka. Statističkim istraživanjima od 1982. do 1987. godine, dokazano je da se, u nekim srednje razvijenim industrijskim zemljama, broj različitih otpadnih materija kretao do 500.

Iako se pod opštim pojmom otpada mogu svrstati otpadne materije i otpadne energije, u opštem slučaju ovaj pojam se odnosi na sledeće otpadne materije:

• otpadne i posebne vode,

• materije koje zagađuju vazduh (atmosferu),

• otpad skupocenih metala,

• radioaktivni otpadi,


67

• otpadi koji se odlažu u podzemnim prostorijama,

• odvodi, deponije, itd.

Raspolaganje sa ovim otpadima određuju posebni zakoni. Otpadne materije prema stanju mogu se podeliti na čvrste, tečne i gasovite materije. S obzirom na tehnologije prerade, pod čvrstim otpadom podrazumevamo bilo koji čvrsti otpad uključujući i kašaste materije i stara prerađena ulja, tj. sve osim gasovitih otpada koji odlaze u atmosferu i vodu i otpadne vode.

U literaturi postoje različiti podaci o količini otpada. Ovi podaci nisu formirani na bazi neke jedinstvene metodike, a ujedno i veliki broj vrsta otpada znatno smanjuje pouzdanost.

3.5.1 Vrste otpada

U smislu “Zakona o postupanju sa opasnim materijama” (Službeni glasnik R. Srbije br.25/96) otpadne materije jesu materijali koji nastaju tokom obavljanja proizvodne, uslužne ili druge delatnosti, predmeti isključeni iz upotrebe, kao i otpadne materije koje nastaju u potrošnji, a mogu se neposredno ili uz odgovarajuću doradu i preradu upotrebljavati kao sirovine u proizvodnji ili kao proizvodi (u daljem tekstu otpad). Otpadom, u smislu ovog zakona, smatraju se i materijali koji nemaju upotrebnu vrednost.

Postoje razne podele otpada, a po jednoj od njih otpad se deli na: opasan, poseban i ostali otpad.

Opasan otpad je poseban otpad koji svojim osobinama može biti ili je opasan za zdravlje stanovništva ili životnu sredinu.

Poseban otpad je vrsta otpada koja zahteva poseban tretman kod raspolaganja sa njim, iz društveno privrednih razloga ili zaštite životne sredine.

Ostali otpad je vrsta otpada koja obuhvata sav ostali manje štetan otpad.

U zavisnosti od porekla, otpadi se mogu grupisati na sledeći način:

1. Otpadi biljnog i životinjskog porekla (otpad od hrane, stočna hrana, otpad iz biljnih i životinjskih masnih produkata, otpad iz hrane, otpad iz ishrane životinja, otpad kože, biljni otpad, otpad celuloze i papira itd.).

2. Otpad mineralnog porekla, uključujući i procese oplemenjivanja (otpad iz ruda, energetike i mašinstva bez metalnih elemenata, otpad sa sadržajem metala – gvožđa, drugih metala, muljevi sa sadržajem metala).


68

3. Otpadi iz hemijskih procesa (oksidi, hidroksidi, soli, kiseline, otpad sredstava za zaštitu biljaka i protiv štetočina, farmaceutski otpad, otpad prerade i korišćenja nafte, procesa oplemenjivanja uglja, otpad iz transporta nafte i gasa, otpad iz organskih rastvarača, namaznih masa, lepila, gita, otpadi plastičnih masa i tekstilni otpad).

4. Radioaktivni otpad (otpad kod vađenja i prerade rude urana). 5. Otpad iz naselja (komunalni otpad, otpad iz pripreme vode,

prečišćavanja otpadnih voda i održavanja vodenih tokova, otpad iz zdravstvenih ustanova).

Prethodni pregled govori o širokom spektru otpadnih materija i raznolikosti izvora njihovog nastajanja. To su procesi promene i prenosa materije, mehaničke prerade materija i procesi promene i prenosa energije. Do produkcije otpada od strane mašinskih sistema, dolazi sa jedne strane direktno u proizvodnji (proizvoda, energije), a sa druge strane posredno kod korišćenja proizvoda.

Ukupno gledano, čvrsti otpad se može podeliti na:

• industrijski,

• komunalni,

• poljoprivredni,

• ostali otpad.

Sastav industrijskog otpada zavisi od vrste industrije. Značaj smanjivanja štetnog dejstva industrijskih otpada ne proizilazi samo od njihove količine, odnosno mase. Mnogo otpada nije moguće preraditi bez prethodne mehaničke ili hemijske prerade. Nove probleme donosi, na primer, razvoj automobilske industrije (uništavanje olupina, starih guma, ulja, akumulatora, itd.) i ograničavanje proizvodnje i primene freonskih materija (smanjivanje štetnog dejstva freonskih rashladnih sistema, uništavanje izbačenih rashladnih sistema). Od otpada koji se može dalje preraditi ili na neki drugi način iskoristiti, moguće je stvarati sekundarne sirovine. Otpad od kojeg se mogu praviti sekundarne sirovine ostaje otpad sve do njegove prerade i podleže zakonskim zahtevima u vezi rukovanja (ophođenja) sa otpadom.

Za daljno korišćenje otpada prioritet treba dati čeličnom otpadu, otpadu obojenih metala, otpadu iz građevinarstva, pepela elektrana, šljaka iz visokih peći i drveta.

Komunalni otpad čine: otpadi stanovanja, društvenih ustanova (škole, hoteli, administracija i sl.) i tehničkih sistema (otpadne korpe, čišćenje saobraćajnih komunikacija-ulica itd.). Sa aspekta strukture to su: viškovi jela, kuhinjski otpad, otpad od papira, ambalaža, pepeo, plastika, drvo, koža, krpe, staklo, metali. Ostali otpadi ove vrste su sa gradskih zelenih i rekreacionih površina, bašta i saobraćaja (ambalaža ulja, autokozmetika, ulja, pneumatike).


69

Sa trendom porasta na značaju dobija kabasti otpad koji nastaje uništavanjem stare opreme stambenog prostora (nameštaj, šporeti, mašine za pranje, bojleri i sl.).

Poljoprivredni otpad, u zemljama sličnim našoj, procenjuje se na 15 % od ukupne količine otpada. Pre svega se radi o otpadu iz poljoprivredne proizvodnje koji se ne može vratiti u zemlju uobičajenim metodama (otpadi sa farmi koji obuhvataju ne samo fekalije, već i otpad iz proizvodnog procesa koji je u vezi sa životinjskom proizvodnjom – otpad kod proizvodnje stočne hrane i kod klanica). Takođe su bitni i otpadi iz prehrambene industrije.

3.5.2 Upravljanje otpadom

U osnovne načine korišćenja i smanjivanja štetnog dejstva čvrstog otpada spadaju:

1. reciklaža,

2. zakopavanje,

3. kompostiranje,

4. spaljivanje,

5. piroliza.

Cilj upravljanja otpadom je njegov tretman u cilju minimiziranja štetnih dejstava na životnu sredinu. Kod korišćenja otpada kao sekundarne sirovine, sledeće dobre osobine na životnu sredinu se mogu istaći:

• smanjuje se štetno dejstvo otpada na životnu sredinu,

• štede se prirodni izvori sirovina i energije i na taj način i životna sredina,

• smanjuje se opterećenje (zagađivanje) životne sredine otpadnim materijama i energijom kod prerade primarnih sirovina.

Reciklaža otpada predstavlja ponovno ili sledeće korišćenje proizvodnih, preradljivih i upotrebljivih otpada bez obzira na mesto ili vreme njihovog nastanka ili primene. Prema prvobitnom shvatanju, pod reciklažom se podrazumevalo vraćanje otpada u proces u kojem su nastali. Reciklaža se realizuje pomoću tehnologija za reciklažu – proizvodnih procesa koji menjaju otpad u sekundarnu sirovinu. Tehnologija sa malim otpadom - malootpadna tehnologija, je proces kod kojeg je, korišćenjem primarnih sirovina i energije, nastanak otpada minimiziran i ne dolazi do poremećaja životne sredine. Pojam ″malootpadne″ tehnologije je značajniji za proizvodne procese, označavane još i kao bezotpadne (bezotpadni


70

proizvodni i energetski procesi u praksi nisu mogući). Drugi bliski pojmovi su čista tehnologija, ekološki orijentisana tehnologija, itd.

Zakopavanje je najstariji način uništavanja otpada. U evropskim zemljama se jamira 40 – 90 % svih otpada. Plansko zakopavanje se i danas smatra za ekološki i ekonomski odgovarajuću tehnologiju. Uslov je da jama bude pravilno izolovana od gornjeg nivoa. Za razliku od spaljivanja posebnog nesortiranog otpada, eventualno narušavanje životne sredine se ne remeti drastično, a kod kvalitetnih jama ne bi trebalo do njega da dođe. Ukoliko spaljivanje treba da bude ekološko, ono zahteva efikasnu filtraciju emisija (gasova i čvrstih čestica). Zahvaćeni pepeo u filtrima sadrži elemente (teške metale) i mora se smeštati u specijalne jame.

Kompostiranjem se u zemljište vraća organska materija i hranjive materije neophodne za rast biljaka. Ako otpad (čvrst kućni otpadi, kanalizacioni muljevi) ne sadrži nepogodne primese (npr. masti, plastične mase), u većim koncentracijama sadrži elemente (natrijum, mangan i druge) i eventualno teške metale (hrom, bakar, nikl i druge). Njihovo kompostiranje je vrlo pogodan način za iskorišćavanje njihovog dejstva. Tehnologija kompostiranja obuhvata mašinske sisteme i uređaje za drobljenje, sortiranje, separaciju, vlaženje, mešanje, dovođenje vazduha i zrenje komposta.

Spaljivanje je destruktivni proces kojim se smanjuje zapremina otpada. Većina hemijskih i bioloških materija se razlaže i prelazi u relativno manje štetne materije u pepelu i u paljevinama. Kod spaljivanja (uz pomoć dodatnog goriva za stabilizaciju procesa sagorevanja), dolazi do oksidacije čvrstih i tečnih otpada koji sadrže ugljenik do ugljendioksida, vode i pepela. Druge hemijske materije u procesu spaljivanja mogu produkovati štetne emisije koje treba selektovati ili iste materije pre spaljivanja izdvojiti. Praktično sve izlaze kod peći za spaljivanje otpada (gasne emisije, pepeo, šljaka itd.) je neophodno kontrolisati zbog mogućih negativnih dejstava na životnu sredinu.

Piroliza je toplotna prerada otpadnih materija u piroliznoj peći (na temperaturi od 250°C do 1650°C) bez prisustva vazduha ili kod ograničenog prisustva vazduha i kod sniženog atmosferskog pritiska. Rezultat piroliznog razlaganja su tečne materije (pirolizno ulje) i gasne materije (pirolizni gas). Ove materije je moguće iskoristiti kao sekundarnu sirovinu (za proizvodnju benzola, toluena i slično). Pored toga, oni se mogu efikasno (bez izrazite emisije) spaljivati u kotlovima za proizvodnju toplotne energije. Većina teških metala prelazi u čvrste pirolizne viškove i nije sadržana u emisijama. Piroliza je perspektivna tehnologija, pre svega za eliminisanje štetnog dejstva rizičnih otpada.


71

3.5.3 Štetnost otpada

Otpad može biti opasan ako ima, prema direktivi EEZ (Evropske ekonomske zajednice), neke od sledećih štetnih osobina:

• eksplozivan je, ima oksidacionu sposobnost, paljiv je i iritirajući je,

• šteti zdravlju nakon udisanja, prodiranjem kroz kožu predstavlja veliki rizik za zdravlje čoveka, ali u ograničenom obimu,

• toksičan je i samim tim predstavlja rizik od ozbiljnog akutnog ili hroničnog oštećenja zdravlja, eventualno smrti,

• kancerogen je, što znači da može izazvati rak,

• takođe je i infektivan,

• može izazvati nasledno genetsko oštećenje,

• sadrži materije i sredstva koja oslobađaju vrlo otrovne gasove u kontaktu sa vodom, vazduhom ili kiselinama,

• sadrži materije i sredstva sposobne da oslobađaju druge materije kod bilo kakve dispozicije otpada, a koje imaju neke od gore navedenih karakteristika,

• ekotoksičan je.

3.6 Buka i vibracije

Pod bukom podrazumevamo svaki zvuk, koji deluje na čoveka neprijatno, uznemiravajuće i štetno. Taj isti zvuk pod raznim okolnostima može delovati prijatno ili neuznemiravajuće.

U suštini postoje dva izvora buke:

1. Vibrirajuće površine mašina i tehnoloških sistema, zgrada i drugih predmeta (izvor buke su neuravnoteženi rotirajući delovi mašina, kotrljajni ležajevi, zupčasti mehanizmi kod naglog ubrzanja). Nastajanje buke se obavlja po principu mehaničkog oscilovanja tela.

2. Neprekidno strujanje tečnosti, posebno kod relativno većih brzina strujanja (ventilatori, rejaktori, izduvavanje i usisavanje klipnih mašina itd), tj. aerodinamička buka, koja nastaje kod kretanja čvrstog tela gasnom ili tekućom sredinom, ili obrnuto, kretanjem tečnosti u čvrstim telima.


72

U mnogim slučajevima različiti mašinski sistemi produkuju akustičnu energiju iz oba gore navedena razloga (npr. ventilatori).

Zvučni talasi se od izvora do čoveka šire ili direktno vazduhom, ili preko mašinske, odnosno građevinske konstrukcije i dalje opet vazduhom.

Pod vibracijama podrazumevamo širenje zvuka po čvrstim materijalima. Izvori vibracija su isti kao i izvori buke. Kod smanjivanja vibracija se smanjuje i akustična energija produkovana oscilirajućim površinama mašina i konstrukcija. Ukoliko za snižavanje buke postoje razlozi, pre svega fiziološki (zaštita sluha čoveka), za snižavanje vibracija su razlozi ne samo fiziološki (ograničavanje direktnog prenosa vibracija iz pneumatskih mašina, mašina alatki i slično), već i konstrukcioni, jer vibracije mogu prouzrokovati i oštećenja mašinskih sistema i konstrukcija.

Buka, kao aspekt štetnog delovanja na čoveka, deluje najčešće preko njegovog organa sluha. Kod većih inteziteta buke, prenos buke se manifestuje kosturom lobanje. Organ za sluh je tako uređen da osećaj sluha čoveka nije direktno proporcionalan intezitetu zvuka, respektivno akustičnom pritisku u sredini. Subjektivno čulo prema Weber–Fehnerovom fiziološkom zakonu je proporcionalno logaritmu akustičnog podsticaja (akustičnom pritisku). Ova pojava je osnova za vrednovanje zvuka u decibelima (dB).

3.6.1 Osobine buke

Zvuk je mehaničko talasanje koje se predstavlja oscilovanjem čestica fleksibilne sredine sa frekvencijom f=20 do 20000 oscilacija u sekundi (Hz). Subjektivno, zvučni osećaj nastaje oscilovanjem ušnog bubnja prouzrokovano od strane zvučnih talasa. Od izvora oscilovanja zvučno oscilovanje prenosi akustičnu energiju.

Akustično oscilovanje u vazduhu se manifestuje promenom pritiska oko ravnotežnog položaja – barometarskog pritiska. Akustični pritisak p [Pa] (odstupanje pritiska od barometarskog pritiska tišine) je u poređenju sa barometaskim pritiskom (u granicama od 2⋅10-5 do 200 Pa) neznatan.

Najniži još slušljiv akustični pritisak je približno 2·10-5 Pa. Najintezivniji akustični pritisak (kod strujnih i raketnih motora) je oko 200 Pa.

Mašinski sistemi se, sa gledišta akustičke aktivnosti, mogu okarakterisati akustičnom snagom W [W]. Akustična snaga W izvora zvuka i buke se javlja u rasponu (od vrednosti10-9 W – šaputanje, do 107 W – raketni motor). Za merenje i vrednovanje buke je ovaj raspon akustičnih snaga neznatan. Pojednostavljenje je moguće uvođenjem logaritamske skale za akustične veličine – akustičnu snagu W (W), akustični pritisak p (Pa). Primena logaritamske skale je prioritetno izazvana fiziološkim Weber-Fechnerovim zakonom. Uvodi se nivo akustičng pritiska L(dB) i akustične snage Lw (dB).


73

LW = 10·logoW

W L = 20·log

o

e

PP

Vrednosti sa indeksom su granične vrednosti:

W0 = 10-12 W

P0 = 2·10-5 Pa

Pef [Pa] je efektivna vrednost vremenski promenljivog akustičnog pritiska.

Karakteristična veličina akustičnog talasanja je fekvencija f (Hz). Oscilatorni sastav buke zavisi od vrste izvora, pri čemu neke mašine emituju buku samo određene frekvencije a druge u celom frekventnom rasponu. Kombinacijom dva navedena slučaja nastaje kombinovani spektar (sl.3.8). Akustične veličine se navode za određeni raspon frekvencija. Najčešće se daje širina oktavnog područja (oktava je zvučni prostor između dva tona, od kojih viši ton ime dva puta veću frekvenciju od nižeg tona). Područje čujnosti je podeljeno na deset oktava.

pef

f [ ]Hz Slika 3.8: Kombinovani spektar akustičnog - zvučnog pritiska

3.6.2 Izvori buke

Buka mehaničkog porekla nastaje pri kretanju mehanizma sa promenljivim ubrzanjem, neuravnoteženošću rotora, periodičnim udarima raznih mehanizama , trenjem u kotrljajnim ležajevima i slično.

Kao primer može se navesti buka zupčastih prenosnika, koji je kod mnogih saobraćanih sistema pretežan izvor. Buka prenosnika tramvaja i autobusa dostiže npr. 85 dB, turbokompresora i od 100 dB. Ovde buka nastaje postepenim sprezanjem zuba, kada dinamičke sile pobude pojedine delove prenosnika. Vibracije se prenose na kućište i emituju površinom kao buka prenosnika. Pojavu dinamičkih sila nije moguće sprečiti, moguće je samo prigušiti


74

vibracije kod prenosa i emisije. Pored kontinualnog dela spektra buke, pojavljuju se diskretne oscilacije koje odgovaraju zahvatu pojedinih zuba ili druge oscilacije (oscilacije zupčastih venaca zupčastih prenosnika, rezonantne oscilacije kućišta i poklopca i rezonantne oscilacije vazdušne zapremine kućišta).

Buka, izazvana aerodinamičkim dejstvima, nastaje kod turbulencije ili pri pulsirajućem isticanju vazduha i gasova iz otvora i dizni u okolinu. Takođe nastaje kod nestacionarnog strujanja tečnosti kod obstrujavanja rebara, lopatica, mreža kod turbulentnog strujanja u graničnom sloju i kod kretanja čvrstog tela u tečnostima, kod sagorevanja itd.

Kao primer produkcije buke, koji nastaje aerodinamičkim dejstvima, može se navesti buka ventilatora.

Nivo akustične snage ventilatora u usisnom i izduvnom grlu određen je samoempirijskom zavisnošću (jednačinom) samo od protoka transportovanog medijuma (m3s-1) i ukupnog trasnportnog pritiska ventilatora (Pa). Produkciju aerodinamičke buke nije moguće sniziti ukoliko treba da budu održani parametri protoka i transportnog pritiska ventilatora. Ograničavanje aerodinamičke buke je moguće instalacijom prigušivača buke. Kod snižavanja broja obrtaja dolazi i do snižavanja mehaničkog oscilovanja kućišta ventilatora, a time se snižava emisija buke mehaničkog porekla.

Ovom izrazito doprinosi primena kliznih ležišta umesto kotrljajnih. Neophodan uslov za sniženje mehaničkog oscilovanja je dinamičko uravnoteženje rotora ventilatora. Kod radijalnih ventilatora se pojavljuju i diskretne komponente u frekventnom spektru buke, određene brojem prolaza lopatica u blizini prelaza spiralnog kućišta u izduvno (potisno) grlo.

3.6.3 Merenje i ocenjivanje buke

Za kontrolu i ocenu nivoa buke neophodno je postojanje relevantnih akustičkih informacija o karakteristikama same buke, do kojih se dolazi merenjem akustičkih veličina u amplitudnom i frekvencijskom domenu.

Do vrednosti akustičkih veličina, pre svega zvučnog pritiska i intenziteta zvuka, dolazi se merenjima koja su validna ako se sprovode korišćenjem standardizovane merne opreme pod definisanim uslovima i u poznatom okruženju. Neophodno je da rezultat merenja poseduje osobinu ponovljivosti.

Stoga je neophodno, polazeći od karakteristika buke, izabrati adekvatnu mernu opremu. Osnovne karakteristike buke, koje opredeljuju izbor merne opreme, su:


75

• Nivo buke

• Vremenska zavisnost buke

o nepromenljiva buka - buka sa malim promenama nivoa (do 5dB);

o promenljiva buka - buka sa većim promenama nivoa (preko 5dB);

o isprekidana buka - kada izvor buke radi u ciklusima, prolazak jednog automobila ili aviona; nivo opada i raste veoma brzo;

o impulsna buka - buka udara ili eksplozija, buka kod koje se pojavljuje jedan ili više brzo rastućih vrhova čije je trajanje manje od 1s;

• Frekvencijski spektar buke

o širokopojasna buka - buka sa približno ravnomernom raspodelom zvučne energije u širem frekvencijskom opsegu (više susednih oktava)

o uskopojasna buka - buka čija je zvučna energija sadržana u užem frekvencijskom opsegu (jedna oktava ili mali broj terci)

o tonalna buka - buka koja sadrži veći deo zvučne energije na diskretnim frekvencijama

3.6.3.1 Merni lanac

Danas je u upotrebi veoma širok dijapazon instrumenata za merenje parametara buke. Iako veoma različiti, u suštini svaki merni sistem sastoji se iz sledećih karika mernog lanca (slika 3.9).

Slika 3.9 Merni sistem


76

Sistem za analizu signala može biti relativno prost ako sadrži samo ponderaciju signala težinskim krivama i detektor signala čime se dobija ukupni nivo sa A, B, C, D ili Lin ponderacijom. Složeniji sistemi obuhvataju i skup filtera namenjenih za analizu signala u frekvencijskom domenu. Kao rezultat frekvencijske analize dobija se frekvencijski spektar analiziranog signala.

Osnovne komponente merača nivoa zvuka su: kondenzatorski mikrofon, pretpojačavač, sistem za analizu signala (težinski filtri, pojasni filtri, detektor) i displej instrumenta koji može biti analogni i digitalni (slika 3.10).

Slika 3.10 Osnovne komponente merača nivoa zvuka

Kondenzatorski mikrofon konvertuje promene zvučnog pritiska u električni signal koji se zatim pojačava u pretpojačavaču. Mikrofon se sastoji od tanke metalne membrane u čijoj se neposrednoj blizini nalazi nepokretna konusna ploča. Zajedno čine kondenzator sa vazdušnim dielektričnim slojem. Preko izlaznog voda omogućuje se prenos signala na pretpojačivač koji je u neposrednom kontaktu sa mikrofonom. Membrana je od spoljnjih oštećenja zaštićena metalnom rešetkom.

Za frekvencijsku analizu akustičkih signala koriste se uglavnom pojasni filtri, tj. filtri propusnici opsega frekvencija. Postoje još NF filtri (filtri propusnici niskih frekvencija), VF (filtri propusnici visokih frekvencija) i filtri nepropusnici opsega frekvencija.

Za frekvencijsku analizu akustičkih veličina najčešće se koriste oktavni i tercni (1/3 oktave) filtri (slika 3.11).


77

Slika 3.11 Oktavni (1/1) i tercni (1/3) filtri

Oktavni filter je pojasni filter sa najširim propusnim opsegom širine 70% centralne frekvencije. Širina propusnog opsega tercnog filtra odgovara 1/3 širine propusnog opsega oktavnog filtra, odnosno 23% centralne frekvencije.

Prednost filtera sa procentualno konstantnom širinom propusnog opsega je u tome što dva susedna filtra daju jedan filter sa ravnim odzivom, ali duple širine. Tako, tri susedna tercna filtra daju jedan oktavni filter.

3.6.3.2 Nivo buke i težinski filtri

Analiza izmerenih vrednosti fizičkih veličina, koje određuju zvučno polje u dinamičko-frekvencijskom opsegu čujnosti u odgovarajućim jedinicama mere, ukazuje na prisustvo sistema velikih brojeva.

U dinamičkom opsegu čujnosti intenziteti zvuka stoje u odnosu 1012:1, a zvučni pritisci u odnosu 106:1. U frekvencijskom opsegu čujnosti granične frekvencije stoje u odnosu 103:1. Radi lakše analize i preglednosti uvedeno je izražavanje mernih brojeva fizičkih veličina zvučnog polja u logaritamskom odnosu, pomoću nivoa:

[ ]dB2

110IIL log= .

Predstavljeni logaritamski odnos izražen u dB ne omogućuje određivanje apsolutnog iznosa određene veličine. Da bi se to ostvarilo, potrebno je imati vrednost jedne od iskazanih veličina, tzv. referentnu vrednost.


78

Slika 3.12 Dinamičko-frekvencijski opseg čujnosti

Međunarodna organizacija za standardizaciju utvrdila je referentne vrednosti za:

• zvučni pritisak Pa50 102 −⋅=p ,

• intenzitet zvuka 2mW120 10−=I ,

• zvučnu energiju J120 10−=W ,

• ubrzanje čestica 260 10 sm−=a ,

• brzinu oscilovanja čestica sm90 10−=v ,

• pomeraj čestica m120 10−=ξ .

Referentne vrednosti su izabrane na osnovu vrednosti akustičkih veličina na pragu čujnosti pri frekvenciji od 1000Hz.

Nivoi odgovarajućih akustičkih veličina računaju se kao:

000000

202020201010ξξ

====== loglogloglogloglogvv

aa

pp

WW

IIL .


79

Rezultujući nivo složenog nivoa Lr, koji potiče od više izvora zvuka, određuje se preko logaritma zbira intenziteta zvuka pojedinih komponenti ili zbira kvadrata zvučnog pritiska (slika 3.13).

0

1

0

1010I

I

II

L

n

ii

rr

∑=== loglog ,

20

1

2

20

2

1010p

p

ppL

n

ii

rr

∑=== loglog

Slika 3.13 Određivanje rezultujućeg nivoa složenog nivoa Lr

Rezultujući nivo može se odrediti logaritamskim sabiranjem nivoa zvuka pojedinih komponenti:

∑=

=n

i

Lr

iL1

101010 log .

Merenje objektivnog nivoa zvuka podrazumeva merenje efektivne vrednosti zvučnog pritiska. Frekvencijska karakteristika mernog sistema je u tom slučaju ravna u celom audio-frekventnom opsegu, tako da se merenjem objektivnog nivoa u dB ne dobijaju informacije o frekvencijskom sadržaju zvučnog signala.

Merenje subjektivne jačine zvuka u fonima podrazumeva da instrument za svaku jačinu zvuka ima frekvencijsku karakteristiku izvrnute izofonske linije koja odgovara datoj jačini zvuka. Na taj način dobio bi se veoma složen instrument. Iz tih razloga, na osnovu preporuka Međunarodne organizacije za standardizaciju, (IEC-International Elektrotehnical Commission) standardizovane su tri težinske krive, ili korekcione karakteristike: “A”, “B” i “C”. Težinska kriva daje pojedinim frekvencijama ili opsezima frekvencija veći ili manji značaj, odnosno “težinu”, usklađujući time dejstvo na čoveka sa osetljivošću organa sluha na zvuk. Standardizovane težinske krive dobijene su od izofonskih krivih invertovanjem oko frekvencije od 1000Hz:

• težinska kriva “A” odgovara invertovanoj krivoj od 40 fona,

• težinska kriva “B” odgovara invertovanoj krivoj od 70 fona,

• težinska kriva “C” odgovara invertovanoj krivoj od 100 fona.


80

Merenje subjektivnog nivoa zvuka ostvaruje se samo jednom od predstavljenih krivih. Uz jedinicu mere upisuje se naziv krive: [dB(A)], [dB(B)] ili [dB(C)]. Težinske krive u funkciji frekvencije prikazane su na slici 3.14, a vrednosti slabljenja krivih date su u tabeli 3.4.

Slika 3.14 Standardizovane težinske krive (korekcione karakteristike) “A”, “B”, “C”

Međutim, kako je u realnim uslovima mnogo češći slučaj da je nivo zvuka promenljiv sa vremenom (buka u industriji, komunalna buka, saobraćajna buka). Da bi se procenjivao rizik od takve buke, ili komparirala izmerena vrednost niva zvuka sa dozvoljenom, uveden je novi pojam “ekvivalentni nivo” Leq , koji prema standardu ISO - 1996/71 predstavlja: onaj obračunati nivo zvučnog pritiska koji po štetnom dejstvu odgovara vremenski promenljivom nivou.

Ekvivalentni nivo se određuje:

za slučaj kada se raspolaže funkcijom promene zvučnog pritiska

( )LT

pp

dteqt

oo

T

=

∫10

1log [dB(A)]

za slučaj kada se raspolaže numričkim podacima o nivou zvučnog pritiska

( )[ ]LT

teq iL

i

ni= ⋅

=∑10

1100 1

1log % . [dB(A)]

gde su: ti (%) - vreme trajanja i-tog nivoa zvuka u odnosu na ukupan vremenski interval u kome se računa ekvivalentni nivo;

Li - nivo klase “i”,

ili


81

LT

teq iL

i

ni= ⋅

=∑10

1100 1

1log . [dB(A)]

gde su: T - ukupno vreme u kome se računa ekvivalentni nivo;

ti - trajanje i-tog nivoa

frekvencija [Hz] Kriva “A” [dB] Kriva “B” [dB] Kriva “C” [dB] 10 -70.4 -38.2 -14.3

12.5 -63.4 -33.2 -11.2 16 -56.7 -28.5 -8.5 20 -50.5 -24.2 -6.2 25 -44.7 -20.4 -4.4

31.5 -39.4 -17.1 -3.0 40 -34.6 -14.2 -2.0 50 -30.2 -11.6 -1.3 63 -26.2 -9.3 -0.8 80 -22.5 -7.4 -0.5

100 -19.1 -5.6 -0.3 125 -16.1 -4.2 -0.2 160 -13.4 -3.0 -0.1 200 -10.9 -2.0 0 250 -8.6 -1.8 0 315 -6.6 -0.8 0 400 -4.8 -0.5 0 500 -3.2 -0.3 0 630 -1.9 -0.1 0 800 -0.8 0 0

1000 0 0 0 1250 0.6 0 0 1600 1.0 0 -0.1 2000 1.2 -0.1 -0.2 2500 1.3 -0.2 -0.3 3150 1.2 -0.4 -0.5 4000 1.0 -0.7 -0.8 5000 0.5 -1.2 -1.3 6300 -0.1 -1.9 -2.0 8000 -1.1 -2.9 -3.0

10000 -2.5 -4.3 -4.4 12500 -4.3 -6.1 -6.2 16000 -6.6 -8.4 -8.5 20000 -9.3 -11.1 -11.2

Tabela 3.4 Vrednosti slabljenja standardizovanih težinskih krivih


82

3.6.3.3 Zvučna snaga

Izvor zvuka zrači zvučnu snagu i kao rezultat toga, javlja se zvučni pritisak. Zvučna snaga je uzrok, a zvučni pritisak posledica.

Zvučna snaga izvora definiše energiju koja u jedininici vremena prolazi kroz bilo koju površinu koja obuhvata izvor:

tWPa =

Slika 3.15 Zvučna snaga i zvučni pritisak

Poznavajući intenzitet zvuka, može se odrediti energija koja se prenosi kroz određenu površinu. Ukoliko površina potpuno obuhvata zvučni izvor, prostorno i vremenski usrednjena vrednost promenljivog intenziteta zvuka, po posmatranoj površini, određuje zvučnu snagu izvora.

Skalarni proizvod vektora intenziteta i vektora površine ukazuje na potrebu uzimanja u obzir samo komponente intenziteta zvuka normalne na površinu koja obuhvata izvor zvuka.


83

∫ =⋅S

dSI aP

Pa [W]

Slika 3.16 Zvučna snaga izvora buke

3.6.3.4 Ocenjivanje buke

Poznavajući nivo i spektar buke, moguće je oceniti njeno štetno dejstvo

ako se raspolaže kriterijumima za ocenu prihvatljivosti buke koji su obično dati u spektralnom obliku. Najčešće se koriste kriterijumi buke po Beraneku (NC - krive) i granične linije buke (N-krive). Kod nas se uglavnom koriste N-krive, date u vidu oktavnih spektara, koje se mogu shvatiti i kao krive jednake podnošljivosti zvuka, a prikazane su na slici 3.17, sa nominalnom oznakom linije N koja odgovara vrednosti spektra na 1000 Hz. Stalno opadajući tok ovih linija ukazuje na činjenicu da više frekvencije imaju štetnije dejstvo na čoveka.

Buka je prihvatljiva ako ni u jednoj oktavi nivo ne prelazi vrednost granične linije koja odgovara zadatom kriterijumu. Ukoliko se raspolaže podatkom o ukupnom nivou buke u dB(A), a ne spektrom buke, za dozvoljeni nivo se uzima nivo koji je za 5dB(A) viši u odnosu na nominalnu vrednost granične linije.

Odgovarajući nivoi za granične linije mogu se odrediti primenom jednačine:

NfbfafL )()()( += ,

gde su a i b frekvencijsko zavisni koeficijenti, čije su vrednosti date u tabeli 3.5.


84

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

f [Hz]

L[d

B]

N-0N-10N-20N-30N-40N-50N-60N-70N-80N-90

N-100N-110N-120N-130

Slika 3.17 Granične linije buke - N-krive

f a [dB] b [dB]

63 35.5 0.790 125 22.0 0.870 250 12.0 0.930 500 4.8 0.974

1000 0 1.000 2000 -3.5 1.015 4000 -6.1 1.025 8000 -8.0 1.030

Tabela 3.5 Vrednosti frekvencijsko zavisnih koeficijenata a i b

Kriterijumi za procenu štetnog dejtva buke na čoveka u radnoj sredini definisani su u našoj zemlji Pravilnikom o merama i normativima zaštite na radu od buke u radnim prostorijama (Sl. glasnik RS broj 21/92). Ovim Pravilnikom propisuju se mere i normativi za zaštitu od štetnog delovanja buke na čovekov organizam, izazvane proizvodnim i drugim radnim operacijama, radom: oruđa za


85

rad, uređaja i mehanizovanim i ručnim alatom na radnim mestima u radnim prostorijama.

Štetno delovanje buke ocenjuje se na osnovu punog radnog vremena i u skladu sa normativima dozvoljenih nivoa buke. Štetnost delovanja buke ocenjuje se upoređivanjem dozvoljenog nivoa buke na određenom radnom mestu ili u određenoj radnoj prostoriji, izraženog u dB(A), sa izmerenim merodavnim nivoom buke u dB(A) na tom mestu ili u toj prostoriji.

Nivo buke na radnim mestima, odnosno u radnim prostorijama, ne sme prelaziti dozvoljene nivoe buke za neometanje raznih vrsta delatnosti (tabela 3.6) i dozvoljene nivoe buke za dopušteno vreme izlaganja buci (tabela 3.7).

Dozvoljeni nivo buke [dB(A)] Redni

broj VRSTA DELATNOSTI a b c

1. Fizički rad bez zahteva za mentalnim naprezanjem i zapažanjem životne sredine sluhom. 85 85 80

2. Fizički rad usmeren na tačnost i koncentraciju; povremeno praćenje i kontrola životne sredine sluhom; upravljanje transportnim sredstvima.

80 75 70

3.

Rad koji se obavlja pod čestim govornim komandama i akustičkim signalima. Rad koji zahteva stalno praćenje životne sredine sluhom. Rad pretežno mentalnog karaktera, ali rutinski.

75 70 60

4. Rad pretežno mentalnog karaktera koji zahteva koncentraciju, ali rutinski. 70 65 55

5.

Mentalni rad usmeren na kontrolu rada grupe ljudi koja obavlja pretežno fizički rad. Rad koji zahteva koncentraciju ili neposredno komuniciranje govorom i telefonom.

- 60 50

6.

Mentalni rad usmeren na kontrolu rada grupe ljudi koja obavlja pretežno mentalni rad. Rad koji zahteva koncentraciju, neposredno komuniciranje govorom i telefonom. Rad isključivo vezan za razgovore preko komunikacionih sredstava (telefona i sl.).

- 55 45

7. Mentalni rad koji zahteva veliku koncentraciju, isključivo iz životne sredine, preciznu psihomotoriku ili komuniciranje sa grupom ljudi.

- - 40

8. Mentalni rad, kao izrada koncepcija, rad u vezi sa velikom odgovornošću, komuniciranje radi dogovora sa grupom ljudi.

- - 35

9. Koncertne i pozorišne sale - - 30

Tabela 3.6 Dopušteni nivoi buke s obzirom na vrstu delatnosti


86

Dozvoljeni nivoi buke klasifikovani su na sledeći način:

a - označava buku koju pravi oruđe za rad ili uređaj kojim radnik radi ili ga opslužuje;

b - označava buku koju pravi oruđe za rad ili uređaj kojim radnik ne rukuje ili ga ne opslužuje;

c - označava buku koju stvaraju neproizvodni izvori (uređaji za ventilaciju ili klimatizaciju, susedna organizacija, ulični saobraćaj i sl.).

Vrednost nivoa zvučnog pritiska u oktavnim pojasevima [dB]

t [h] Nivo buke Ld [dB(A)]

N - kriva 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

8 85 80 98.7 91.6 86.4 82.7 80 77.7 75.9 74.4

6 87 82 100.7 93.8 88.7 85.2 82 80.3 78.5 77

4 90 85 102.6 95.9 91 87.6 85 82.8 81 79.5

3 92 87 104.6 98.1 93.4 90.1 87 85.3 83.6 82.1

2 95 90 106.6 100.3 95.7 92.5 90 87.8 86.2 84.7

1 1/2 97 92 108.6 102.5 98 94.9 92 90.4 88.8 87.3

1 100 95 110.5 104.6 100.3 97.3 95 92.9 91.3 89.8

1/2 105 100 114.5 109 105 102.2 100 98 96.4 95

1/4 110 105 118.4 113.3 109.6 107.1 105 103.1 101.5 100.1

1/8 115 110 126.3 122 118.9 116.8 115 113.2 111.8 110.4

Tabela 3.7 Dopušteno vreme izlaganja buci s obzirom na nivo trajanja buke

Na radnom mestu na kome se merenjem i ocenjivanjem utvrdi da buka

prelazi dopušteni nivo, vrši se oktavna analiza buke. Za ocenjivanje štetnosti delovanja buke na osnovu oktavne analize, koriste se vrednosti N-krivih. Nominalna vrednost granične linije N-krive koju treba koristiti mora biti manja za 5dB od dozvoljenog nivoa buke na tom radnom mestu.

3.6.3.5 Delovanje buke na čoveka

Dejstva vibracije i buke na čoveka su brojna, ali ni do danas nisu u potpunosti i kompleksno izučena. Medicinska istraživanja objavljena u svetu i kod nas pokazuju visoku korelaciju sa mnogim oboljenjima: hipertenzija, neuroza, endokrina oboljenja, ulkus i kao najočiglednije oštećenje čula sluha. Sve zvučne pojave deluju prvenstveno preko organa sluha, ali to i neznači da će najteža oštećenja biti na strukturama uva. Antropološki gledano, organ sluha se po građi, osobinama i biološkim naslednim odnosima tokom miliona godina prilagodio kratkim i slabim zvucima, a da najveći deo vremena provodi u relativnoj tišini. U


87

početku industrijskog razvoja (kovači) ili u vreme rata (pucnji), buka je imala isprekidan karakter i ostavljala makar i kratke pauze za odmor, što je bitno za očuvanje sluha. Jedino su se kod forsiranog kovanja većeg broja kovača i izuzetno jakih eksplozija počeli od prošlog veka, i to samo sporadično, javljati slučajevi gluvoće od buke. Simultani razvoj industrijske i komunalne buke doveo je, u srazmerno kratkom periodu i bez mogućnosti evolutivne adaptacije, do velikog opterećenja sluha (u velikoj populaciji), na koje uvo nije bilo pripremljeno.

Sve to se na određeni način prenosi na nervni sistem, a preko njega i na ceo organizam.

Na unutrašnje uvo deluje kako buka preneta iz vazdušne sredine preko srednjeg uva, tako i vibracije, koje sa čvrste podloge, dodirom, preko tela i kostiju, dopiru do unutrašnjeg uva. U poslednje vreme se sve više uviđa veliki značaj koštanog prenosa zvuka, naročito u industriji i saobraćaju, i to kako čujnog, tako i nečujnog spektra buke.

3.6.4 Širenje buke

Buka je zvuk koji smeta, iritira i može da dovede do oštećenja sluha. Taj zvuk se stvara na određenom mestu, koje se naziva izvorom zvuka. Izvor zvuka, kao i buka, može biti različit po svojoj veličini i specifičnosti. Izvor buke je u stvari prva karika u lancu prenošenja buke, kao takav ima određene karakteristike:

• vremenske,

• prostorne,

• čisto akustičke.

KARAKTERISTIKE IZVORA BUKE

VREMENSKEPROSTORNE AKUSTI^KE

STACIONARNIIZVORI

MOBILNIIZVORI

IZVORI STALNE BUKE

IZVORIPROMENLJIVE

BUKE

JAÎNA

SPEKTAR

USMERENOST

Slika 3.18: Osobine izvora buke


88

Sledeća karika predstavlja putanju prenošenja i prostiranja buke. Putanje ne moraju biti uvek iste već se i one mogu menjati s vremenom. Vrsta putanje je od primarnog značaja kada se radi o zaštiti od buke pomoću tehničkih sredstava. Poslednja karika u lancu prenošenja zvuka je prijemno mesto. To može biti prostor raznih dimenzija, što zavisi od načina posmatranja i postavljenog cilja.

Slika 3.19: Putanje prenosa zvuka

3.6.5 Neki prilazi ublažavanju štetnog uticaja buke i vibracija kod mašinskih sistema

3.6.5.1 Buka i vibracije na mašinama alatkama

Mašine alatke predstavljaju veoma složene mašinske sisteme sa velikim brojem sklopova i elemenata koji imaju različita kretanja kako po obliku, tako i po brzinama. Uzroci nastanka buke i vibracija su mnogobrojni: neuravnotežene inercijalne sile obrtnih i translatornih masa, prekomerni zamori u sklopovima, bacanje kotrljajućih ležišta, promenljive sile trenja u kliznim spojevima, promene sile rezanja usled promene dubine rezanja usled nailaska alata na lokalno zadebljanje, tvrdo mesto, nedovoljna krutost elemenata i sklopova mašina itd.

Polazeći od uzroka nastanka vibracija moguće je izvršiti njihovu podelu:

• prinudne vibracije izazvane periodičnim spoljnim silama. Pri poklapanju frekvencije tih vibracija sa jednom od sopstvenih frekvencija mašine, pojavljuju se najintenzivnije prinudne vibracije – rezonancija. Rezonancija može bitno izmeniti radne karakteristike mašine, i pri njoj se pojavljuju velika opterećenja koja deluju na određene elemente mašine sa stanovišta čvrstoće i trajnosti.

• slobodne vibracije sa prigušenjem koje nastaju u prelaznim režimima rada u koje spadaju: uključivanje mašine u rad, opterećivanje i rasterećivanje, kao i prelazi sa jednog režima na drugi.


89

• samopobudne vibracije koje su uslovljene dinamičkom nestabilnošću

pri nekim režimima rada.

Vibracije se prenose u dva pravca:

• temelj – okolna sredina – građevinski objekti

• zona obrade – radni predmet – alat.

Moguća je podela vibracija i na:

• unutrašnje vibracije kojima je izvor mašina za koju se određuju dinamičke karakteristike,

• spoljašnje vibracije koje dolaze iz okoline a kojima su izvor susedne mašine.

Izolacija i prigušenje buke i vibracija na mašinama alatkama

Jedan od uspešnih načina izolovanja vibracija je instalisanje mašina na podlogama koje svojim prisustvom redukuju protok energije na susedne objekte i životnu sredinu. U ovom slučaju vibroizolaciono sredstvo - “vibroizolator”, je specijalni deformabilni element čija je krutost srazmerno manja od krutosti elemenata vibro aktivnog sistema. U globalnom smislu, sistemi aplikovani u funkciji izolovanja vibracija mogu se podeliti na “aktivne” i “pasivne”.

• Aktivni sistemi vibroizolacije, podrazumevaju sisteme koji se pridodaju pobudi sa takvim karakteristikama (masa, krutost) - sopstvenom frekvencijom, koja je bliska, odnosno jednaka prinudnoj frekvenciji pobude. Ovakvi sistemi se instaliraju najčešće u slučajevima i konstrukcijama kada nije moguće ukloniti poremećajnu silu.

• Pasivni sistemi vibroizolacije, podrazumevaju sisteme kod kojih je masa pobude znatno veća od mase tela koje je predmet vibrozaštite. U tehničkoj praksi to su najčešće slučajevi zaštite od vibracija radnog mesta ili precizne opreme. Primarni cilj ovog vida vibrozaštite je smanjenje amplituda koje se prenose na okolne sisteme.

Kod aktivne izolacije moraju se najpre odstraniti uzroci tj. unutrašnje pobude, dok je kod pasivnih potrebno eliminisati izvor spoljnjih pobuda. Oba vida izolacije se efikasno rešavaju primenom pogodno odabranih načina oslanjanja:

• Stabilan - krut temelj (slika 3.20)

• Elastičan temelj (slika 3.21)

• Elastični podmetači (slika 3.22)


90

Slika 3.20: Kruti temelj

Slika 3.21: Elastični temelj Slika 3.22: Elastični podmetač

Elastičan temelj je vrlo sličan stabilnom temelju sa tom razlikom što su kod njega elastične i prigušne osobine dobijene oslanjanjem betonskog bloka na šuplja elastična tela, oblika cilindra od specijalne gume.

Drugi način smanjenja buke i vibracija na mašinama alatkama je u njihovom samom postolju - nosećoj konstrukciji mašine alatke. Od postolja se traži: visoka krutost; visoko prigušenje; toplotna stabilnost; tehnologičnost izrade; niska cena.


91

Čelik i liveno gvožđe do sada najviše su primenjivani materijali za izradu

postolja - noseće konstrukcije mašina alatki imaju samo neke od navedenih osobina. Tu su u prvom redu visoke čvrstoće odnosno modul elastičnosti, dok je npr. prigušenje loša strana ovih materijala. Od nedavno se došlo do saznanja da postoje i drugi materijali koji imaju bolje tehničko tehnološke karakteristike za izradu postolja, pre svega za prigušenje buke i vibracija. To su u prvom redu armirani beton i polimerbeton.

Količina armature u postolju mašine alatke zavisi od oblika postolja i namene mašine (slika 3.23 i slika 3.24). Što je više armature, temelj postaje čvršći, ali se smanjuje prigušenje i povećava se cena izrade.

Slika 3.23: Stolna bušilica Slika 3.24: Strug

U zemljama gde je industrija smola dovoljno razvijena za izradu postolja mašina alatki koristi se polimerbeton. Sredstvo za vezivanje je najčešće araldit a armatura nije potrebna. Karakteristike temelja od polimerbetona su: visoko prigušenje, visoka krutost, jednostavna izrada, toplotna i hemijska stabilnost. Metalni delovi koji se smeštaju u temelj mogu se stavljati u oplatu u procesu formiranja temelja ili se naknadno zalepiti za mašine čija su postolja rađena od betona ili polimerbetona. Mnogo lakše se temelje za pod proizvodne hale, ili temeljenje uopšte nije potrebno.

U tabeli 3.8 date su uporedne vrednosti osnovnih mehaničkih osobina čelika, livenog gvožđa i polimerbetona.


92

Materijal

OSOBINA Čelik LG Poilmerbeton

E-modul (kN/mm2) 210 105 30-40 Specifična masa (kg/mm2) 7.8 7.2 2.4-4.3 Zatezna čvrstoća (kN/mm2) 400 200 20-50 Pritisna čvrstoća (kN/mm2) 600 500 120-130 Specifična toplota (J/kgK) 460 590 800-1200 Koef. lin. topl. istezanja (µm/mK) 11 10 12-20 Toplotna provodljivost (W/mK) 50 50 0.8-2.0 Faktor prigušenja 1 1.3 6-10

Tabela 3.8: Osnovne karakteristike čelika, livenog gvožđa i polimerbetona

3.6.5.2 Buka i vibracije na poljoprivrednim traktorima i motornim vozilima

Najvažniji uzroci nastajanja buke i vibracija poljoprivrednih traktora su:

• kretanje traktora po neravnom terenu,

• rad pogonskog motora i transmisije i

• uticaj priključnog oruđa.

Najveći uticaj ima kretanje traktora po neravnom terenu, a vibracije koje nastaju na taj način nazivaju se vibracije vožnje.

Vibracije traktora se na traktoristu prenose na tri osnovna načina:

• preko sedišta, pri čemu se izazivaju vibracije celog tela traktoriste,

• preko ručnih komandi i volana, pri čemu izazivaju lokalne vibracije ruku traktoriste,

• preko poda kabine i nožnih komandi, pri čemu izazivaju lokalne vibracije nogu traktoriste.

Vibracije kojima je izložen traktorista mogu se smanjiti na nekoliko načina:

• povećanjem mase traktora, odnosno sa povećanjem opterećenja zadnje osovine traktora,

• smanjenjem krutosti pneumatika traktora,

• povećanjem prigušenja u pneumaticima traktora,


93

• povećanjem ogibljene mase sedišta,

• smanjenjem krutosti sistema ogibljenja sedišta i

• povećanjem prigušenja u sistemu ogibljenja sedišta.

Traktorsko sedište je jedno od rešenja za zaštitu traktoriste od vibracija. Princip te zaštite se sastoji u tome, što se između tela traktora i sedišta postavlja poseban sistem (amortizacije) ogibljenja radi redukcije vibracija. Postoji više tipova traktorskih sedišta: sedište sa oprugom, sedište sa oprugom i amortizerom, sedište sa pneumohidrauličnim ogibljenjem, sedište sa pneumatskim ogibljenjem (slika 3.25) i sedište sa aktivnim elektrohidrauličnim ogibljenjem.

1-vazdušni jastuk, 2-dopunska komora, 3-

prigušnica, 4-cevovod 1-hidraulični cilindri, 2-kabina, 3-traktor,

4-regulatori, 5-servo-ventili, 6-akcelerometri

Slika 3.25: Sedište sa pneumatskim ogibljenjem

Slika 3.26: Elektrohidraulično ogibljenje traktorske kabine

Osnovna namena traktorske kabine je zaštita vozača od atmosferskih i klimatskih uticaja. Novije kabine predstavljaju posebne module, koji se često vezuju za traktor, i u tom slučaju dobro štite i od dejstva prašine i buke. Ukoliko se čvrsta veza između kabine i traktora zameni elastičnom (pasivnim ili aktivnim sistemom ogibljenja), tada se pored sniženja nivoa buke može postići i dobra zaštita od vibracija. Tako postoje kabine sa pasivnim sistemom ogibljenja i kabine sa aktivnim elektrohidrauličnim sistemom ogibljenja.

Osim ovih mera, postoje i aktivne tehničke mere zaštite traktoriste od vibracija koje se sastoje u različitim poboljšanjima traktora kao vibracionog sistema. Jedna od takvih mera je povećanje mase i/ili preraspodela mase po osovinama traktora.


94

Unutrašnja buka poljoprivrednih traktora nastaje na dva osnovna načina:

• prenošenjem zvuka kroz vazduh od različitih izvora na traktoru do uha traktoriste – vazdušna buka,

• vibriranjem različitih delova kabine usled oscilatorne pobude prenesene kroz čvrsta tela od različitih izvora – strukturalna buka.

Izvori unutrašnje buke su kod poljoprivrednih traktora mnogobrojni. Vazdušna buka nastaje usled: rada motora, usisavanja vazduha u motor, izduvavanja produkata sagorevanja iz motora, rada ventilatora za hlađenje motora, rada transmisije i rada hidrauličnog sistema traktora. Strukturalna buka traktora nastaje usled: vibracija izazvanih kretanjem traktora po neravnom terenu i vibracija motora, ventilatora za hlađenje motora i drugih delova. Motor je najzanačajniji izvor buke poljoprivrednih traktora. Ovi izvori buke su šematski prikazani na slici 3.27.

1-buka motora, 2-buka ventilatora, 3-usisna buka, 4-izduvna buka,

5-buka hidraulike, 6-buka transmisije, 7-strukturalna buka

Slika 3.27: Izvori unutrašnje buke poljoprivrednih traktora

Nivo unutrašnje buke poljoprivrednih traktora može da se smanji na dva

osnovna načina:

• smanjenjem intenziteta zvuka i vibracija na samom izvoru (aktivne mere),

• smanjenjem vazdušne i strukturalne buke na putu njenog prenošenja i mesta prijema (pasivne mere).

Radi dobre izolacije zvuka, kabina poljoprivrednih traktora treba da bude dobro zaptivena. Takođe je potrebno da kabina ima svuda, gde je to moguće, dvostruke zidove (napr. vrata, pod, krov), sa vazdušnim procepom ili zidove od zvukoizolacionog sendvič panela. Ako su zidovi kabine jednostruki, tada na njih treba da bude nanešen zvukoizolacioni premaz. Za prozore i deo vrata treba koristiti višeslojna stakla. Takođe se može postaviti zvukoizolacioni oklop oko pogonskog motora.


95

Najveću buku poljoprivrednih traktora izazvanu vibracijama stvaraju strukture koje imaju oblik tankih ploča-panela, kao što su poklopac motorskog prostora, blatobran, i naročito sama kabina. Izolacija kabine od dejstva vibracija se najbolje izvodi pomoću posebnih gumenih oslonaca, preko kojih se kabina vezuje za telo traktora.

3.7 Zračenje

Svetska zdravstvena organizacija upozorava na broj i raznovrsnost zračenja u životnoj sredini, prisutnih pogotovo poslednjih godina. Izvori ovih zračenja mogu biti:

• prirodni (kosmičko zračenje; elektromagnetno zračenje; radionukleidi zemaljskog porekla; geomagnetsko itd)

• antropološki (radionukleidi nastali pri probnim nuklearnim eksplozijama, rad nuklearnih objekata, radioaktivni gromobrani; jonizirajući javljači dima; mašine, uređaji i tehnologije u medicini; mašine, uređaji i tehnologije u mašinstvu, domaćinstvu itd.)

Spomenuta raznovrsnost zračenja, kako prirodnih tako i antropogenih izvora, može se podeliti na:

• jonizirajuća zračenja

• nejonizirajuća zračenja Na slici 3.28 prikazan je spektar elektromagnetnog zračenja. Između

pojedinih spektralnih oblasti ne postoje oštre granice.

RADIOFREKVENCIJA

MIKROTALASI INFRA-

CRVENOZRAÊNJE ULTRA-

VIOLETNOZRA ENJE^

X-ZRACIGAMAZRACI

VIDLJIVASVETLOST

3 km

780

CR

VE

NA

680 580 480 300

3 cm 3 mm0.03 mm 300 nm 3 nm 3 pm3 m

RF IC UV X γµT

nm

NA

RA

ND

@AS

TA

PLA

VA

λ κ

@U

TA

LJU

BI^

AS

TA

Slika 3.28: Spektar elektromagnetnog zračenja


96

3.7.1 Jonizirajuća zračenja

Jonizirajuće zračenje se obično definiše kao ono zračenje koje može izazvati jonizaciju materije kroz koju prolazi, bilo primarnim dejstvom na samu materiju bilo dejstvom nastale sekundarne radijacije. Proces jonizacije se javlja kada se zračenjem dovoljno energije preda materiji pri čemu dolazi do izbacivanja jednog ili više elektrona iz atoma tj. molekula. Elektron koji je izbačen poseduje određenu kinetičku energiju i može da nastavi da jonizuje sredinu kroz koju prolazi.

Najčešća podela jonizirajućeg zračenja je na:

• Korpuskalarno (čestično)

− beta zračenja - β

− monohromatsko elektronsko zračenje

− alfa zračenje – α

− jonsko zračenje

− neutronsko zračenje

• Elektromagnetno (fotonsko)

− gama zračenje - γ

− rengensko ( x-zračenje)

Radioaktivno zračenje (α, β, γ) nastaje u procesu radioaktivnosti. Radioaktivnost je svojstvo atoma nekih elemenata da se njihova jezgra spontano pretvaraju u jezgra drugih atoma uz emisiju radioaktivnog zračenja.

Postoje različiti mašinski sistemi, mašine, uređaji i aparati koji generišu ili poseduju izvore jonizirajućeg zračenja:

• radioterapijski aparati:

− radio izotopski (brahiterapijski, teleterapijski),

− generatori zračenja (rengen, betatroni i elektronski linijski akcelatori, ciklotroni itd.),

• nuklearni reaktori,

• detektori za merenje brzina materije kroz cevi, identifikacija curenja cevi,

• senzori za merenje debljine materijala, identifikacija dima, radioaktivni gromobrani itd.


97

Jonizujuća zračenja u životnoj sredini deluju na živu materiju tako što izazivaju promene na ćelijama, koje mogu biti prolazne, stalne ili takve da dovedu do smrti ćelije. Svi ovi efekti, koji se odigravaju na ćelijskom nivou, mogu se manifestovati na nivou tkiva, organa ili organizma. Postoje različiti efekti koje izaziva jonizirajuće zračenje kod ljudi i makroskopski posmatrano može se napraviti podela na: trenutne, odložene i genetske efekte.

S obzirom na sve gore nabrojane neželjene efekte koje jonizirajuće zračenje može izazvati, ono predstavlja jedan po zdravlje ljudi opasan agens, tako da se u radu sa izvorima jonizirajućeg zračenja mora voditi računa o zaštiti (radiološka zaštita).

Osnovni principi zaštite od jonizirajućeg zračenja su:

− fizički principi zaštite (rastojanje od izvora i merne tačke, upotreba paravana između izvora zračenja i merne tačke, vreme provedeno u zoni zračenja,

− pridruživanje određenih tehnoloških mera.

Radiološka zaštita i sigurnost kod mašinskih sistema, mašina, uređaja i aparata, naročito izotopskih, je veoma značajna. U svrhu kontrole parametara na njima se danas koriste monitorski sistemi pomoću koji se kontroliše nivo njihove radijacije u životnoj sredini.

3.7.2 Nejonizirajuće zračenje U priručniku "Environmental Health Criteria 137" (WHO, Geneva, 1993)

nejonizirajuće elektromagnetsko zračenje se defmiše kao pojava koja objedinjava zračenja i elektromagnetska polja koja nemaju dovoljno energije da prouzrokuju jonizaciju materije (raspadanje molekula na jone). Ova zračenja imaju energiju fotona manju od 12 eV, talasnu dužinu veću od 100 nm i učestalost n ižu od 300 THz.

Pri relativno niskim frekvencijama uobičajeno je da se elektromagnetski talasi označavaju prema frekvencijama, a pri visokim frekvencijama, prema talasnim dužinama. Odnos između talasne dužine i frekvencije može se predstaviti jednačinom:

fc

=λ

gde λ predstavlja talasnu dužinu izraženu u metrima, c - brzinu prostiranja svih elektromagnetskih talasa izraženu u metrima u sekundi (3xl08 m/s), a f - frekvenciju izraženu u hercima (Hz).


98

Celokupan spektar svih fotona, odnosno, sveukupnog elektromagnetskog zračenja prikazan je u tabeli 3.9.

Vrsta zračenja Frekvencija Talasna dužina Energija fotona

Jonizujuće zrač. >300 THz <100 nm > 12,40 eV

UV zračenje 3000-750 THz 100-400 nm > 12,40-3,10 eV

Vidljiva svetlost 750-385 THz 400-780 nm 3,10-1,59 eV

IC zračenje 385-0,3 THz 0,78-1000 µ m 1590-1,24 meV

Radiofrekv. zrač. 300 GHz-3 kHz 1 mm-100 km 1,24 meV-12,4 peV

ELF freknvencije <0,3 kHZ >1000 km <1,24 peV

Tabela 3.9: Frekvencije talasnih dužina i energije fotona pojedinih vrsta

elektromagnetskih zračenja

Primer: ako je fekvencija talasa 300 Hz, talasna dužina biće:

kmmHz

sm 000 1000 000 1300

/ 000 000 300===λ

Koristeći istu jednačinu nalazimo da, na primer, frekvencija od 60 Hz ima talasnu dužinu od 5000 km, a frekvencija talasa od 300 gigaherca (GHz), talasnu dužinu od 1 mm. S druge strane, bitno je istaći korelaciju između energije E fotona i frekvencije f, odnosno, talasne dužine:

λchfhE =⋅=

gde je h vrednost Plankove konstante.

Dejstvo elektromagnetnih polja sa aspekta zaštite životne sredine može se posmatrati sa dva aspekta:

• Dejstvo elektromagnetnih izvora na električne uređaje ili elektromagnetne smetnje koje generišu pojedini izvori (uređaji).

• Uticaj elektromagnetnih polja na žive organizme – biološki efekti.

Situacija je manje složena kada je u pitanju dejstvo elektromagnetnih zračenja na električne uređaje tj. analiza elektromagnetnih zračenja koje generišu pojedini uređaji, ali je izuzetno komplikovana kada se radi o biološkim efektima.


99

Biološki efekti koje izazivaju pojedine vrste nejonizirajućih zračenja veoma su raznoliki i zavise od mnogih faktora koji se najčeće dele u tri kategorije:

1. Faktori vezani za karekteristike izvora zračenja (dimenzija izvora; frekvencija emitiranog zračenja ili njegova talasna dužina; intezitet ili gustina snage ili snopa; način emitovanja koherentno ili nekoherentno, kontinualno ili impulsno)

2. Faktori vezani za modalitete ekspozicije (tarjenje i njegova vremenska raspodela; rastojanje od izvora; prostorna distribucija)

3. Faktori vezani za biološke karaktristike (ćelijski i molekularni; fiziološke karakteristike tkiva; električna svojstva tkiva itd.)

U zavisnosti od talasnih dužina, odnosno frekvencija, nejonizujućim zračenjima su obuhvaćeni:

- ultraljubičasto zračenje,

- vidljiva svetlost,

- infracrveno zračenje,

- radiofrekventno zračenje i

- elektromagnetska polja krajnje niskih frekvencija.

Jedan deo spektra nejonizujućih zračenja (ultraljubičasto zračenje, vidljiva svetlost i infracrveno zračenje) može da se manifestuje i u obliku koherentnih snopova zračenja (kvantni generatori - laseri), i u tom slučaju oni predstavljaju nosioce energije čija koncentracija može da bude vrlo značajna.

U okviru zaštite od zračenja, iz čisto pragmatičkih razloga, u nejonizujuća zračenja uključena su i elektrostatička i magnetostatička polja.

Iako ne pripadaju elektromagnetskom zračenju ovde su, u okviru nejonizujućih zračenja, razmatrani i mehanički ultrazvučni talasi, zbog svojih bioloških efekata i problema zaštite, koji su vrlo slični onima kod elektromagnetskog zračenja.

3.7.2.1 Ultraljubičasto zračenje

Ultraljubičasto zračenje čini deo elektromagnetskog spektra koji se nalazi između vidljive svetlosti i X – zračenja, najvećih talasnih dužina od 400 nm do 100 nm. Ovo zračenje kao i ostali elektromagnetni talasi, prostire se u homogenoj sredini i u vakumu pravolinijski, brzinom svetlosti.

Jedini prirodni izvor je Sunce. Od celokupne sunčave energije UV – zračenju pripada 9%. Veštački izvori UV – Zračenja mogu se podeliti u tri grupe: 1) električni luk, 2) usijana tele i 3) kvantni generatori ili laseri.


100

Ultraljubičasti zraci našli su svoju mnogostruku primenu u mnogim oblastima industrijske proizvodnje, nauke, tehnike, medicinske kozmetike. Njihova najvažnija primena je u proizvodnji svetlosti pomoću fluroscentnih lampi.

U mašinstvu UV zraci se koriste za razne vidove elektrozavarivanja, za elektrofizičku obradu metala prilikom korišćenja luminiscentnih metoda defektoskopiji, u prehrambenoj, hemijskoj, farmaceutskoj industriji. Njihovo baktericidno i germicidno dejstvo koristi se u sterilizaciji hrane, vazduha i vode. Korištenjem Voltinog luka u atmosferi živine pare (kvarc lampa), emituju se ultraljubičasti zraci koji predstavljaju moćan instrument za dezinfekciju vazduha, vode i čvrstih površina.

U medicini se koriste za lečenje nekih kožnih oboljenja, kao što su psorijaza, akne, reumatizam itd. Danas se UV zračenje primenjuje i u kozmetici.

Veoma važan biološki aspekt UV-zraka je sposobnost da proizvede vitamin D.

U poslednje vreme se UV-zraci primenjuju sve više kod kvantnih generatora – lasera koji su svoju mnogostruku primenu našli u industriji, tehnici, telekomunikacijama, medicini itd.

Najizraženi biološki efekati javljaju se na koži i organima vida, jer je prodorna moć UV zraka mala. Neki autori smatraju da je sunčevo zračenje jedini faktor koji izaziva rak kože. Bitno je napomenuti da među licima koja su bila profesionalno izložena veštačkim izvorima UV – zračenja, nije registrovan ni jedan slučaj raka kože (Matelsky, 1979). Akutna ekspanzija oka ovim zracima dovodi do pojave fotokeratokonjuktivitisa, poznatog kao ''snežno slepilo''. Od ove bolesti koja traje dva - tri dana, obično bez posledica, najčešće oboljevaju radnici zaposleni na zavarivanju, radeći sa veštačkim izvorima UV zraka, ako rade bez zaštitne opreme.

U radu sa veštačkim izvorima, zaštita od štetnog dejstva UV-zračenja se postiže i postavljenjem odgovarajućih ekrana ispred izvora zračenja i nošenjem naočara sa odgovarajućim filterom, povećanjem rastojanja od izvora zračenja i obezbeđenje dobre ventilacije kada UV zraci kratkih talasnih dužina (UV-C dela spektra) mogu da izazovu stvaranje štetnih gasova.

3.7.2.2 Infracrveno zračenje U spektru elektromagnetnog zračenja infracrveni (IC) zraci nadovezuju se na crvene zrake vidljive svetlosti i obuhvataju oblast talasnih dužina od 780 nm do 1.000.000 nm (1mm). Glavni efekat ovih zraka je termički zbog čega se i nazivaju toplotnim zracima, a zbog mesta na kome se nalaze u spektru još se nazivaju i IC zracima.

Izvori IC zraka su prirodni i veštački. Najveći prirodni izvori prestavlja Sunce. Gotovo polovina solarne svetlosti pripada IC zračenju, druga polovina


101

vidljivoj svetlosti, dok se mali deo emituje u obliku ultraljubičastog zračenja. Veštački izvori mogu da budu sva zagrejana i usijana tela u čvrstom, tečnom i gasovitom stanju. Najveći veštački izvori su visoke peći, svi izvori u stanju usijanja ili topljenja, električni luk, usijana električna vlakna, otvorena ložišta vatre, vreli gasovi i para, kao i laserski uređaji i uređaji koji emituju IC zračenje.

Primena IC zračenja je mnogostruka. Mnogi kompleksni molekuli apstrahuju energiju ovog zračenja određenih talasnih dužina i ta njihova odlika omogućuje brzu identifikaciju raznih materija na principu IC-spektrofometra bez upotrebe hemijskih sredstava ili se pirometrom sakuplja i meri zračenje određenog objekta da bi se odredila njegova temperatura. Toplotna energija IC-zračenja koristi se u industriji za sušenje i pečenje boja, lakova, grnčarije za dehidraciju tekstila, kože i slično.

U medicini se koristi tehnika tzv. termografije za zagrevanje ograničenih delova tela (infracrvene lampe).

Profesionalna ekspozicija najčešće je u industriji u pogonima u kojima radnici rade u blizini intezivnog toplotnog zračenja (livnice, visoke peći, valjaonice, topionice, kotlarnice). Intezivnom IC-zračenju izloženi su radnici u industriji stakla, u industrijama u kojima se vrši sušenje boja i lakova, dehidraciji kože, tekstilne hartije itd. Po prirodi svog posla, štetnom dejstvu IC zračenja mogu biti izloženi vatrogasci, operatori kvantnim generatorima velike snage itd.

Biološki efekti IC zračenja su isključivo termičkog karaktera. Oni mogu biti lokalni i opšti. Lokalni se ispoljavaju prvenstveno na koži (opekotine i hronična oštećenja) i na organima vida (katarakta), dok opšti efekti nastaju kao posledica dejstva IC zračenja Sunca i ispoljavaju se u obliku sunčanice.

Prevencije oštećenja IC-zračenja može se postići: rastojanjem od izvora zračenja; smanjenjem temperatura izvora zračenja; postavljanjem zaštitnih ekrana; ličnim zaštitnim sredstvima i skraćenjem vremena ekspozicije.

3.7.2.3 Lasersko zračenje Laserko zračenje je intezivno monohromatsko, koherentno i strogo usmereno elektromagnetno zračenje u delu spektra MT, IC, vidljive svetlosti i UV dela spektra. Realizuje se u uređaju koji se naziva laser. Emisija lasera može biti u kontunualnim talasima ili impulsnim talasima.

Snaga može da bude reda veličine milivata do veličine gigavata po jedinici površine za kontinualne lasere, odnosno milidžula do gigadžula po jedinici površine za implusne lasere.

Veliki intezitet energije i koherentnost laserskog snopa omogućili su njegovu primenu kako u medicini, stomotologiji, biologiji, industriji, tehnici, telekomunikacijama i u mnogim drugim oblastima.


102

U mašinskoj industriji laseri se koriste za sečenje i zavarivanje metala čija svojstva ne smeju da se menjaju u zoni obrade; u elektronskoj industriji za spajanje minijaturnih delova. Pomoću laserskog snopa moguće je napraviti otvor prečnika 10-30 nm. Zbog visoke usmerenosti snopa laseri se upotrebljavaju za održavanje pravca i visine sa velikom preciznošću, što se naročito koristi u građevinarstvu, mostogradnji, brodogradnji itd.

Lasersko zračenje u intrakciji sa živom matrijom ima više efekata: termički, termo-akustički, foto hemijski i električki.

Najugroženiji organi i tkiva na kojima lasersko zračenje ispoljava svoje štetno dejstvo su oko i koža, a zatim krvni sudovi, nervno i mišićno tkivo.

Štetni biološki efekti koje izaziva rad sa izvorima laserskog značenja mogu biti primarni i sekundarni.

Tokom rada sa laserskim uređajima preduzimaju se odgovarajuće mere zaštite kojima treba da se onemogući direktna ekspozicija laserskog snopa.

3.7.2.4 Radiofrekventno zračenje

Radiofrekventno zračenje (RF) čini deo elektromagnetnog spektra čije se talasne dužine kreću od oko 100 km (vrlo dugi talasi) do jednog milimetra (granica IC-zračenja). Obuhvataju opseg frekvencija od 300 GHz. Prema jednoj drugoj, široko prihvaćenoj koncepciji, frekvencija RF obuhvata vrednosti od 100 KHz do 300 GHz. U tabeli 3.10 je prikazana njihova podela i primena.

Životna sredina izložena je radiofrekventnom zračenju iz prirodnih i veštačkih izvora. Radioaktivno zračenje iz prirodnih izvora obuhvata veliku oblast frekvencija, pri čemu značajan deo toga zračenja čini zračenje koje emituje Sunce i galaksija. Radiofrekventna zračenja mogu da stvaraju i prirodni električni fenomeni, kao što su električna pražnjenja u atmosferi. Veštački izvori su mnogobrojni i u neprestanom su razvoju. U zavisnosti od gustine odgovarajućih frekvencija dele se na : izvore velike i izvore male snage. Izvorima velike snage smatraju se : radio i TV-odišiljači; radari; radarski teleskopi itd. Izvorima male snage smatraju se npr.: policijski radari ili relejni mikrotalasi; radari koji se koriste u kablovskoj televiziji; mikrotalasne peći koje se koriste u domaćinstvu.

Mogući biološki efekti radiofrekventnih i drugih elektromagnetnih nejonizirajućih zračenja su danas u žiži interesovanja kako naučnika tako i laika. Mnoge svetski poznate institucije bave se ovom oblašću.


103

Naziv

opsega Oznaka opsega Opseg učestalosti Talasna

dužina Područje primene

Vrko niske frekvencije

VLF 3 do 30 kHz 100 km do 10 km

U radionavigacionim sistemima, pomo-rskim komandnim sistemima i u međuko-ntinentalnim radio-telegrafskim službama.

Niske frekvencije LF 30 do 300 kHz 10 km do 1 km

U radionavigacionim sistemima, radio-emisijama i radiokomunikacijama. U elektrotermiji (zagrevanju, topljenju, kaljenju i lepovanju metala) koristi se indukciono zagrevanje u vrlo širokom frekventnom opsegu, ali se najčešće koriste frekvencije do oko 10 Hz.

Srednje frekvencije MF 300 do 3000 kHz 1 km do 100 m U pomorskoj radiotelefoniji i nekim

radioemisijama.

Visoke frekvencije HF 3 do 30 MHz 100 m do 10 m

Ima vrlo veliku primenu u industriji, u uređajima za dielektrično zavarivanje. Ti uređaji se koriste za zagrevanje i sušenje: drveta, tekstila, životnih namirnica, za zagrevanje i lepljenje plastičnih masa, za vulkanizaciju gume i sl. Takođe se koristi i za polimerizaciju, kratkotalasnu dijatermiju, kao i u radioemisijama i radioastronomiji.

Vrlo visoke frekvencije VHF 30 do 300 MHz 10 km do 1 km

U mnogim industrijskim granama, zatim u televiziji VHF, radionavigaciji, vazdušnoj kontroli saobraćaja i korišćenju radara. U medicinskoj dijagnostici koristi se u uređajima za magnetnu rezonancu.

Ultravisoke frekvencije UHF 300 do 3000 MHz 1 km do 10 cm

U UHF televiziji, komunikacionim sistemima u radionavigaciji, tele-komunikacijama, meteorološkim radarima, mikrotalasnoj dijatermiji, mikrotalasnim pećima, telemetriji i prehrambenoj industriji.

Supervisoke frekvencije SHF 3 do 30 GHz 10 cm do 1 cm

U satelitskim komunikacijama, altimetrima, transmisiji TV-slika sa kosmičkih brodova, brodskim i vazduhoplovnim navigacionim radarima.

Ekstravisoke frekvencije EHF 30 do 300 GHz 1 cm do 1 mm

U radiometeorologiji, istraživanju kosmosa, nuklearnoj fizici i tehnologiji i satelitskim komunikacijama. U budućnosti se očekuje ekspanzija brojnih sistema koji će funkcionisati u ovom opsegu frekvencija.

Tabela 3.10: Radiofrekventno zračenje – podela i primena

Eksplozija u istraživanju dovela je do žive aktivnosti u vezi definisanja standarda i to ne samo u matičnim komitetima već i u komitetima za proizvode i u n izu drugih komiteta u kojima se postavljaju zahtevi vezani sa elektro-magnetskom kompatibilnošću. Kompatibilnost je ranije podrazumevala skoro isključivo međusobni uticaj uređaja, međutim, danas se sve veći deo zahteva odnosi na uticaje uređaja na ljude.


104

Tako na primer regionalne standarde u ovoj oblasti za Evropu izrađuje CENELEC (CEC) podkomitet SC 111. Prema ovom standardu efekti električnog ili magnetnog polja se definišu kao:

• Direktni (pokreti kose, nadražaj nervnog i mišićnog tkiva)

• Indirektni (nedovoljna koncetracija mišića, teškoće sa disanjem, fibrilacija srca)

Utisak je da standardi uvažavaju navedene efekte dok dugoročni biološki efekti n isu uzeti u obzir. Biološki efekti ne moraju nužno rezultovati zdravstvenim efektima, a l i su svakako njihova osnova. Opasnost po zdravlje, prema mišljenju najvećih stručnjaka, bi, čini se, trebalo definisati kao promenu u funkcionisanju ćelija-organa-organizma. Takva promena može da bude:

• ireverzibilna - nepovratna (letalna npr. karcinom; neletalna sa hronicnom posledicom npr. katarakta, sterilitet)

• reverzibilna (glavobolja, vrtoglavica, razdražljivost, pospanost, koštane izrasline, aberacija hromozoma).

U ovom trenutku se još vode polemike koje od parametara je potrebno pratiti kada se posmatra uticaj elektromagnetnih polja na biološke sisteme i čoveka. Savremena nauka nije dala definitivan odgovor na pitanja da li biološki efekat zavisi od jednog ili više faktora, kao što su intenzitet polja; - snaga, kumulativni iznos produkta polja - vreme; da li je značajna polarizacija polja; kritičnki opsezi u intenizitetu itd.

Nauka to za sada ne može da potvrdi egzatnim metodama i zato izbegava da potvrdi postojanje sprege između štetnog elektromagnetnog zračenja i našeg zdravlja (rak, nesanica i mnoga druga oboljenja).

Mere zaštite obuhvataju: tehničke, medicinske, administrativne. Tehničke mere: sniženjem intenziteta zračenja; primenom specijalnih ekrana oko izvora zračenja; smanjenje rastojanja od izvora zračenja upravljanjem tele-komandom; skraćenje vremena ekspozicije; korišćenje specijalnih odeća, naočara itd.

3.7.2.5 Električna i magnetska polja kretanja niskih frekvencija

Elektromagnetno polje je jedinstveno, ipak, u slučaju polja nižih frekvencija, električno i magnetno polje se mogu posmatrati odvojeno. Nešto više pažnje se poklanja magnetnim poljima jer je prodornost magnetnog polja veća a zaštita od magnetnih polja komplikovanja od električnih.


105

ELF polja (ELF - skraćenica od Extremly Low Freguency) emituju zračenja čije su frekvencije između 30 i 300 Hz. Talasne dužine tih polja su reda više hiljada kilometara.

Izvori električnih i magnetnih polja ELF frekvencija dele se na prirodne i veštačke. Prirodna električna polja sačinjavaju stacionarno polje i alternirajuća polja. Stacionarno polje se nalazi u blizini Zemljine površine i nastaje od električnog naboja koji postoji između аtmosfere i tla. Njegova vrednost se smanjuje sa povećanjem visine. Alternirajuća električna polja su u vezi sa olujnim pražnjenjem i magnetskim pulzacijama koje stvaraju struju iz Zemljine unutrašnjosti (telurske struje). Jačina Zemljinog električnog polja zavisi od dnevnih i godišnjih promena i prostire se u opsegu frekvencije od 0,001 Hz do 5 Hz. Lokalne varijacije zavisiće od atmosferskih uslova i varijacija u magnetnom polju.

Polja niskih frekvencija nastaju pri proticanju električne energije kroz provodne (mrežne) sisteme kao što su: transformatorska postrojenja, dalekovodi, sistemi i postrojenja vrlo visokog napona, električni vodovi, električni aparati i rasvetna postrojenja, industrijske električne mašine. Moderne železnice (elektrifiricirane železnice i železnice na magnetnom jastuku – MAGLEV) generišu u svojoj blizini zavisno od opterećenja i vrste voza, magnetska polja najvećim delom (80%) frekvencije 2 do 45 Hz. Polja koja potiču od elektrificirane železnice imaju intezitet sličnog reda veličine kao polje mrežnih frekvencija, ali je spektar frekvencija znatno izmenjen.

Što se tiče bioloških efekata ELF polja kao i mera zaštite situacija je ista kao i kod radiofrekventnih zračenja.

3.7.2.6 Statička i naizmenična magnetska polja

Magnetska polja postoje svuda gde postoji proticanje električne struje. Statičko magnetsko polje se stvara oko permanentnog magneta ili nastaje pri proticanju jednosmerne struje. Neizmenično polje proizvode izvori neizmenične struje do 300 Hz, a mogu se odnositi i na krajnje niske frekvencije ili ELF magnetska polja.

Izvori magnetskih polja mogu da budu prirodni i veštački. Prirodne izvore čine magnetska polja Zemlje: unutrašnja i spoljašnja. Zemlja predstavlja ogromni magnet sa dva suprotna pola. Ovo polje je slabo, ali obuhvata veliku zapreminu. Spoljašnja polja ciklički se manjaju svakih jedanest godina, a uzrokovana su prvenstveno pojavom Sunčanih pega. Ostale uzroke predstavljaju olujna pražnjenja i promene u gornjem slojevima atmosfere. Veštački izvori statičkih i neizmeničnih magnetnih polja, najčešće imaju znatno veće intenizitete polja. U


106

industrijskoj primeni dejstvo jakih magnetnih polja ispoljava se pri indukcionom zagrevanju metala (indukacione peći u livnici), u operacijama lemljenja (kalaja, srebra, bakra, bronze), kod zavarivanja metalnih cevi; kaljenja, topljenja (zlato, platina, uranijum) u procesima elektrolize itd. Primenjene frekvencije idu od 50 Hz do više MHz. Slabo dejstvo magnetnih polja ispoljava se u radu pojedinih električnih aparata koji se koriste u domaćinstvu, kao što su: aparat za brijanje, fen za kosu, usisivač za prašinu, mikseri, tosteri i sl. Naizmenična magnetna polja našla su svoju primenu i u medicini, prvenstveno u stimulaciji za lečenje rana, rasta i zarastanja kostiju.

Postoji više načina interreagovanja statičkih i naizmeničnih polja sa živom materijom. Najvažniji su magnetska indukcija (elektromagnetska interakcija sa pokretnim elektrolitama i Faradejeva struja) i magnetomehanički efekti. Statička polja izazivaju dva tipa magnetnomehaničkih efekata na biološkim sistemima: magnetoorjentacija i magnetomehanička translacija. Utvrđeno je da kod nekih životinjskih vrsta i nekih nižih organizama postoji urođena osetljivost na slabo magnetsko polje. Otkriveno je da im to omogućuje sićušni kristali magnetita, magnetnog oksida gvožđa (Fe3O4), koje sadrže u svom organizmu. Na bazi ovih kristala, neke životinjske vrste (delfini, lososi, tunj, leptiri i tzv. magnetotaktičke bakterije) reaguju na male razlike u intenizitetu Zemljinog geomagnetskog polja i te razlike koriste u orjentisanju prilikom migracija i traženja staništa. Metoda magnetnomehaničke translacije, našla je svoju primenu za ekstrakciju stranih tela koja u svom sastavu sadrže feromagnete.

Biološki efekti statičkih i naizmeničnih magnetnih polja privlače pažnju mnogih istraživača. Kada su u pitanju neki konkretni rezultati i zaključci, situacija je slična kao i kod radiofrekventnih zračenja i zračenja električnih i magnetnih polja krajnje niskih frekvencija.

3.7.2.7 Ultrazvuk

Ultrazvuk se definiše kao oblik mehaničkih talasa koji se prostiru kroz materijalnu sredinu, izazivajući naizmenične ekspanzije molekula te sredine, na isti način kao i zvučni talasi, ali čije su frekvencije isuviše visoke da bi pobudile kod čoveka auditivnu senzaciju. Za razliku od elektromagnetskih talasa, čije prostiranje nije vezano za prisustvo materijalne sredine, ultrazvučni talasi se mogu prostirati isključivo u materijalnoj sredini. Ta sredina može da bude svako agregatno stanje materije: gas, tečnost ili čvrsto telo.

Ultrazvučni talasi stvaraju se u opsegu frekvencija iznad gornje granice čujnosti za ljudsko uvo, koja se nalazi u opsegu do oko 16 kHz. Gornja granica, pri sadašnjim tehnološkim mogućnostima, nalazi se u opsegu frekvencija od oko


107

100 GHz (WHO, 1991). U zavisnosti od frekvencija, oblast ultrazvučnih talasa podeljena je u tri podoblasti:

• niske ultrazvučne frekv. 1,6 x l04-105 Hz (16 - 100 kHz);

• srednje ultrazvučne frekv. 105-107 Hz (100 kHz - 10 MHz);

• visoke ultrazvučne frekv. 107-109 Hz (10 MHz - 1 GHz).

Talasi sa frekvencijama preko 109 Hz (1 GHz) nazivaju se hiperzvuci. Ti talasi još nisu dovoljno istraženi.

Mada je fizička priroda ultrazvuka ista kao i priroda zvučnih talasa, ultrazvuk ima nekoliko specifičnih karakteristika koje su uslovljene njegovim relativno visokim frekvencijama i odgovarajućim malim talasnim dužinama. Osnovne karakteristike koje određuju specifične karakteristike ultrazvuka su brzina prostiranja i talasne dužine pri prolazu kroz različite materijalne sredine i akustični otpor (impedancija).

Brzina prostiranja i talasna dužina menjaju se u zavisnosti od gustine materijalne sredine kroz koju prolaze, kao i njenih elastičnih svojstava, pri čemu frekvencija talasa ostaje nepromenjena. Brzina prostiranja u vazduhu na 0°C je oko 1500 m/s. Pri brzini prostiranja od 1500 m/s, koliko približno iznosi brzina prostiranja u većini mekih tkiva organizma, i pri frekvenciji od 1 MHz, dužina talasa iznosi 1,5 milimetar.

Akustički otpor ili akustička impedancija Z date homogene sredine definiše se kao:

Z = d⋅ v

gde je:

d - srednja gustina homogene sredine kroz koju se prostire akustički talas

v - brzina ultrazvučnih talasa koji se prostiru kroz tu sredinu.

Vrednosti akustičke impedancije raznih sredina, za frekvenciju od 1 MHz, prikazane su u tabeli 3.11.

Vrednosti akustičke impedancije različitih sredina od bitne su važnosti pri prostiranju talasa iz jedne homogene sredine u drugu. Prenos energije ultrazvučnih talasa biće utoliko manji, ukoliko se više razlikuju vrednosti akustičkih impedancija dveju sredina, odnosno, stepen refleksije biće utoliko veći, ukoliko je veća razlika između akustičkih otpora tih sredina.

Prolaskom ultrazvučnih talasa kroz određenu sredinu, na primer kroz tkiva ljudskog organizma, jedan deo njihove energije može da se pretvori u toplotu, a drugi deo u energiju daljeg širenja. Kao mera za apsorpciju ultrazvuka služi koeficijenat apsorpcije, koji se može definisati i preko tzv. prigušenja, kao promena nivoa jačine zvuka ili nivoa zvučnog pritiska po jedinici dužine date materijalne sredine. U tom slučaju se koeficijenat apsorpcije izražava u


108

decibelima po metru. U tabeli 3.11 prikazani su koeficijenti apsorpcije ili prigušenja za različite materijalne sredine, izraženi u decibelima po milimetru, pri frekvenciji od 1 MHz.

Homogena sredina Akustička impedanca

(106 x kg/(s x m2)) Koeficijent apsorpcije (dB/mm) (prigušenje)

Vazduh 4,50 x 10-4 0,13 Voda 1,50 1 x 10-5 Jetra 1,54 0,07

Masno tkivo 1,40 0,05 – 0,20 Očno sočivo 1,84 -

Krv 1,61 - Skeletna muskulatura 1,70 -

Kosti lobanje 6,00 0,55

Tabela 3.11: Akustična impedanca i koeficijenti apsorpcije raznih sredina

Prirodni izvori nalaze se u komponentama mnogih prirodnih šumova i zvukova kao što su, na primer: šum vetra, vodopada, kiše, šum šljunka koji kotrljaju udari morskih talasa, zvukovi koje stvaraju snežne lavine, olujna pražnjenja i si. Pojava ultrazvučnih talasa nije retka ni u životinjskom svetu. Slepi miš se, na primer, emitovanjem ultrazvučnih talasa orijentiše u prostoru. Sposobnost odavanja i prijema ultrazvučnih talasa imaju i neke vrste insekata (kukci, zrikavci i neke vrste leptira). Psi i mačke, iako ne odaju ultrazvučne talase, imaju sposobnost prijema ultrazvučnih frekvencija do stotinu herca. Isti je slučaj i sa nekim vrstama morskih životinja, kao što su delfini i kitovi.. Najčešći veštački izvori su sirene, gasne turbine reaktivnih i drugih motora velike snage, brodski propeleri, mnogi industrijski uređaji koji služe za bušenje, lepovanje i zavarivanje materijala i sl., kao i generatori ultrazvuka koji u industriji, medicini nalaze svakodnevno sve veću primenu.

Najčešća primena ultrazvučnih uređaja u industriji je u procesima čišćenja i odmašćivanja delova i uređaja naročito komplikovanih u automobilskoj, vazduhoplovnoj i elektronskoj industriji. Pri ultarzvučnom zavarivanju postoji mogućnost zavarivanja delova različitih debljina. To isto važi i kod spajanja sličnih ili različitih plastičnih masa jednake ili nejednake debljine. U livnici i topionicama ultrazvučne vibracije se uvode u rastopljeni metal da bi se dobio kvalitet legura i eleminisali gasovi iz rastopljenog metala. Otkrivanje pukotina pomoću ultrazvuka našlo je veliku primenu u podvodnim ispitivanjima (detekcija, lokalizacija i identifikacija podvodnih objekata).


109

Primena ultrazvuka u medicini datira iz 1942. godine. Od tada su ultrazvučni generatori našli i sve više nalaze svoju mnogobrojnu primenu, kako u dijagnostici tako i medicini mnogih oboljenja.

Dejstvo ultrazvuka u biološkim strukturama sastoji se od direktnih efekata koji nastaju kao posledica pretvaranja ultrazvučne energije u mehaničku i toplotnu energiju i indirektne reakcije organizama na te stimulanse. Kada se ultrazvuk apsorbuje u bilo koji biološki materijal, dolazi do povećanja toplote u tom materijalu, u zavisnosti od uslova ekspozicije.

Mere zaštite su slične kao i kod prethodno navedenih nejonizirajućih zračenja.

3.8 Mašinski sistemi za ograničavanje produkcije

otpadnih materija u cilju poboljšanja radne sredine

3.8.1 Sistemi za fizičko prečišćavanje emisija u vazduhu

3.8.1.1 Odvajanje čvrstih i tečnih čestica kao primesa

Kod odvajanja čestica prva faza procesa je izdvajanje čestica iz osnovnog

gasa (paljevina, vazduha) na taložnu površinu. Druga faza je odstranjivanje izdvojenih čestica sa taložnih površina, a treća faza predstavlja odvod izdvojenih čestica u rezervoar.

U prvoj fazi se koriste razni fizički principi, prema kojim razlikujemo i tip separatora (odvajača). Razlikujemo sledeće osnovne fizičke principe razdvajanja:

• gravitacioni (delovi kod smanjenja brzine strujanja u separatoru zbog povećanog poprečnog preseka padaju pod dejstvom gravitacije u sabirnu komoru),

• inercioni (čestice nošene strujom gasa pri promeni smera strujanja ne prate putanju strujnica (strujnica - putanja molekula gasa)) već se pod dejstvom inercione sile udaljavaju od njih ka taložnim površinama),

• centrifugalni (kretanje čestica ka taložnim površinama određeno je dejstvom centifugalne sile),

• difuzioni (koristi se za čestice manje od 1 µm, a zasnovan je na difuznom prenosu čestica u smeru smanjivanja koncentracije – na taložnim površinama dolazi do izdvajanja čestica iz gasa, koncentracija je tu niža u odnosu na osnovni, noseći gas),


110

• intercepcioni (koristi se kod prijanjanja malih čestica, koje prate strujnice na taložnim površinama filtera – vlakana, zrnastog materijala),

• električni (čestice koje su u električnom polju ostvarile negativni električni naboj, kreću se ka taložnim površinama sa pozitivnim nabojem).

U osnovne tipove separatora spadaju:

• suvi mehanički separatori (taložna komora, rebrasti separator, vrtložni separator – ciklon),

• mokri mehanički separatori (tuš tornjevi, separatori nivoa, mokri vrtložni separatori, separatori pene, strujni separatori),

• filtri za industrijsku filtraciju emisija (materijal za filtriranje je od tekstilnog filtracionog materijala, zrnastih slojeva i od poroznih masa),

• električni separatori (za čišćenje paljevina, industrijskih emisija i vazduha za provetravanje od atmosferske prašine),

• filteri za atmosfersku prašinu (rogozina od sintetičkih vlakana za filtraciju, materijali sačinjeni tehnologijom izrade papira od mikronskih i submikronskih celuloznih, staklenih, sintetičkih vlakana za tehnološki zahtevne čiste prostore).

Osnovna karakteristika svakog separatori je frakciono razdvajanje (Qf), dajući odnos količine izdvojenih čestica određene veličine i količine čestica iste veličine dovedene u separator. Separatori različitih tipova se odlikuju različitom sposobnošću izdvajanja čestica određene veličine. Tipični tok frakcionih izdvajanja je prikazan na slici 3.29.

1

0,8

0,6

0,4

0,2

00,1 1 10 100

a m[ ]

Q

litra

[]

f

1

2

3

4

Slika 3.29: Frakciono odvajanje suvih mehaničkih separatora (1), mokrih

mehaničkih separatora (2), električnih separatora (3), filtera (4)


111

3.8.1.2 Odvajanje gasnih primesa

Gasne primese je moguće odvajati i učiniti bezopasnim pomoću raznih

fizičkih i hemijskih principa. Primenjene metode izrazito zavise od vrste čestica koje su kontaminirale gas. Za neke slučajeve se moraju projektovati i konstruisati specijalni sistemi – uređaji. Neke metode koje se koriste u industriji za proizvodnju hemijskih materija, nije moguće primeniti za uklanjanje opasnih emisija bez prethodnog prilagođavanja, pre svega zato što je koncentracija primesa u emisionim gasovima relativno niska (sa aspekta metoda za odvajanje). Za neke materije (npr. ugljovodonike) je moguće primeniti više metoda odvajanja. Izbor metode zavisi od investicionih i eksploatacionih troškova. Ugljovodonike je moguće transfomisati u bezopasne materije oksidacijom (sagorevanjem), pri čemu se dobija toplota ili se može primeniti apsorpcija. To je investiciono skuplji proces koji omogućuje dobijanje gasne primese za reciklažu sekundarne sirovine.

U osnovne principe odvajanja spadaju:

• adsorpcija (difuzni proces, kod kog dolazi do izdvajanja i zahvatanja gasnih i tečnih primesa na površini čvrste materije – adsorbenta),

• apsorpcija (difuzni proces, kod koga se gasna primesa upija pogodnom tečnošću),

• kondenzacija (proces kod kojeg se pare štetnih primesa u vazduhu hlade ispod temperature tačke rose i kondenzuje u tečnu fazu),

• oksidacija (sagorevanje),

• redukcija (oduzimanje kiseonika materijama sa kiseonikom) i

• biofiltracija (otklanjanje opasnosti organskih gasnih primesa pomoću biološkog razlaganja aerobnim bakterijama).

Adsorpcioni sistemi (sa mogućnošću reciklaže) su pogodni za nesagorljive primese sa niskim koncentracijama. Kao adsorber se primenjuju čestice aktivnog uglja, molekulska sita (kristalni zeoliti) i slično. Gasna primesa se iz adsorbera dobija desorpcijom.

Za efikasnu absorpciju je potrebna velika kontaktna površina između gasa i tečnosti. Ovo se obezbeđuje rasprskavanjem tečnosti ili njenim tokom po člankastoj površini absorbera. Odstranjivanje gasne primese iz apsorbujuće tečnosti se obezbeđuje kontinualnom resorpcijom.

Kondenzacija se u tehnici životne sredine primenjuje za odstrenjivanje vlažnosti iz vazduha u hemijskim tehnologijama, na primer za odvajanje rastvarača.


112

Oksidacijom (sagorevanjem) se ugljovodonici transformišu u ugljendioksid i vodu.

Redukcijom oksida azota NOx pomoću redukcionog gasa NH3, mogu se dobiti – azot i voda. Oksidacija i redukcija se najčešće koriste u vezi sa katalitičkim metodama (katalizator utiče na brzinu hemijske reakcije, ali sam u nju ne ulazi). Katalizatori su najčešće metali u elementarnom obliku ili njihove soli nanesene na inertnom nosaču (platina, paladijum, gvožđe, hrom, kobalt i slično).

3.8.2 Tretman otpadnih voda

Tretman otpadnih voda obuhvata odstranjivanje nerastvorenih koloidnih i rastvorenih materija iz otpadnih voda. Kao osnovni procesi koriste se: mehaničko, hemijsko i biološko čišćenje voda i prerada taloga. Način čišćenja i metod tehnologije prečišćavanja zavisi od vrste (sastava) otpadne vode. Za komunalne otpadne vode i industrijske otpadne vode, zagađene organskim materijama, primenjuju se biološke tehnologije prečišćavanja. Industrijske otpadne vode, sa neorganskim zagađenjem, tretiraju se industrijskim tehnologijama prečišćavanja.

3.8.2.1 Biološki tretman otpadnih voda

Osnovni delovi sistema za prečišćavanje otpadnih voda su:

• zaštitni deo,

• glavna tehnološka linija,

• rukovanje sa talogom.

Zaštitni deo čine uređaji za mehaničko čišćenje (grablje, sita, eventualno i hvatači peska i eventualno hvatači masti), koji odstranjivanjem taložnih plivajućih materija štite glavnu tehnološku liniju. Osnovu glavne tehnološke linije čini biološka filtracija ili aktivacija koja se odvija u aerobnoj sredini. Rastvorene organske materije se tu rastavljaju heterotrofnim mikroorganizmima kod dovoljnog prisustva kiseonika. Produkt oksidacionog dejstva ugljeničnih materija su ugljenmonoksid, voda i mineralne materije, koje sadrže jone SO4

−2 i NO-3. Efektivnost biološkog čišćenja, vrednuje se prema BPK5 (biološka potrošnja kiseonika), kreće se u granicama 60 do 98 %, što zavisi od konstrukcije sistema za prečišćavanje otpadnih voda i sadržaja rastvorenih organskih materija u otpadnim vodama.


113

Talog iz sistema za prečišćavanje otpadnih voda obuhvata kako primarni talog iz taložnih posuda u zaštitnom delu, tako i biološki talog iz bioloških filtera ili iz aktivacije. Pomešani talog ili posebno primarni talog se prerađuju anaerobnom stabilizacijom. Rezultujući produkti se odlikuju relativno visokim sadržajem organskih hranljivih materija.

3.8.2.2 Tretman industrijskih otpadnih voda

Tretman industrijskih otpadnih voda vrši se: fizičkim metodama (sedimentacijom, destilacijom – provetravanje sa ciljem odstranjenja smesa), fizičko – hemijskim metodama (adsorpcijom, na jonoizmenjivačima, ekstrakcijom i slično) ili hemijskim metodama (neutralizacijom, koagulacijom, oksidacijom, redukcijom i slično).

Sistemi za tretman industrijskih otpadnih voda se projektuju ili za diskontinualni proizvodni proces (čišćenje sa najmanje dve reaktivne posude) ili za kontinualni proces (protočno čišćenje). Proces čišćenja zavisi od pojedinačnog sastava voda. Za neke tehnologije su već dugo napravljene metode i načini čišćenja (npr. za čišćenje otpadnih voda kod površinske obrade metala).

3.8.3 Ventilacioni, klimatizacioni i grejni sistemi

U unutrašnjem prostoru – sredini (stambenom, radnom, u saobraćajnim sredstvima, u kulturnim, društvenim i sportskim prostorima), čovek boravi u ″industrijski orjentisanom″ društvu 70 do 80 % svog života. Uređenje stanja prostora je tu orjentisano na stvaranje uslova koji bi obezbedili, ukoliko je moguće, optimalnu fiziološku funkciju ljudskog organizma (higijenski zahtevi). Sledeći razlog za uređenje stanja prostora su tehnološki zahtevi, eventualno i biološki zahtevi, koji obuhvataju zahteve u vezi prostora iz proizvodnih razloga (elektrotehnika, precizno mašinstvo, tekstilna industrija) i bioloških razloga (medicina, poljoprivreda, farmacija).

Provetravanjem, klimatizacijom i grejanjem se postiže čistoća vazduha i uređuje mikroklima u unutrašnjem prostoru. Pored ovih faktora za kvalitet unutrašnjeg prostora, odlučujući su buka i vibracije, osvetljenje i električne pojave u prostoru.


114

3.8.3.1 Ventilacija

Kvalitet unutrašnjeg vazduha je odrećen koncentracijom zagađujućih materija i njihovim hemijskim sastavom. Vrednosti najviših dozvoljenih koncentracija štetnih komponenti u radnom prostoru dati su odgovarajućim higijenskim propisima. U stambenom prostoru i sličnim prostorima, granične vrednosti su iste kao i druge granične vrednosti za spoljašnju sredinu. Sistemi za provetravanje odvode iz unutrašnjosti vazduh sa primesama štetnih komponenata i dovode vazduh spolja (filtriran), u takvoj količini da koncentracija štetnih komponenata ne bi prekoračila dozvoljene granice. U prostoru u kom borave ljudi uvek treba dovoditi minimalnu količinu vazduha i onda kada u njemu nema nikakve štetne materije.

Kod industrijskih sistema je odvod štetnih elemenata često rešen usisavanjem direktno od mašinskih sistema koji produkuju štetne komponente. U ovim slučajevima se usisni sistemi snabdevaju separatorima, filtrima za čišćenje izduvavanog vazduha. Spoljašnji vazduh koji se dovodi u provetravane prostorije, uvek se filtrira od atmosferske prašine. U poslednje vreme nije izuzetak i filtracija spoljašnjeg vazduha od gasnih zagađujućih materija. U zimsko vreme se u prostorijama vazduh zagreva na određenu temperaturu, što predstavlja znatne energetske zahteve. Za sniženje potrošnje primarne energije za zagrevanje vazduha, sistemi za provetravanje se snabdevaju sa sistemima za povratno dobijanje toplote (izmenjivači toplote), koji omogućuju iskorišćenje i do 80% toplote sadržane u vazduhu koji se odvodi za zagrevanje spoljašnjeg vazduha.

Prostorije bez izrazitih štetnih izvora (stambeni prostori i neki industrijski prostori) moguće je provetravati na prirodan način (infiltracijom – nedihtujućim pukotinama prozora, vrata ili provetravanjem – povremeno vetrenje kroz prozore). Provetravanje stambenih prostora infiltracijom je u toku zime veliki izvor znatnih toplotnih gubitaka. Zbog toga se u novijim objektima povećava zaptivanje – dihtovanje pukotina, a provetravanje se obavlja kroz pukotine za provetravanje (prirodno) ili prinudno dovodom filtriranog zagrevanog vazduha.

U metalurškim i sličnim toplim i vrućim pogonima u toku godine se oslobađa iz proizvodnje znatna količina toplote. Provetravanje se vrši prirodno (aeracijom) otvorima u zidovima u donjem delu zgrade (za dovod vazduha), a u svetlarnicama (za odvod vazduha). S obzirom na karakter metalurških procesa, filtracija spoljašnjeg vazduha nije potrebna.


115

3.8.3.2 Klimatizacija

Klimatizacioni sistemi održavaju vazduh u proizvodnim, administrativnim, stambenim i društvenim prostorijama na zahtevanoj temperaturi, vlažnosti i čistoći automatski u toku cele godine. Komforni sistemi obezbeđuju optimalno stanje unutrašnjeg vazduha, s obzirom na osobe koje se nalaze u klimatizovanom prostoru.

Moderne zgrade sa spoljašnjim zidovima od lakih izolacionih materijala sa velikim zastakljenim površinama, zahtevaju u leto hlađenje vazduha. Klimatizacija je neophodna u prostorima gde se okuplja puno sveta (pozorišta, bioskopi, robne kuće), pre svega za odvod vlažnosti i toplote koju produkuju ljudi. Industrijski klimatizacioni sistemi uređuju vazduh na stanje koje zahteva tehnološki proces. Tu spadaju sistemi za pogone precizne mehanike i optike, elektrotehničke industrije, tekstilne industrije i slično.

Klimatizacijom se održava temperatura vazduha, relativna vlažnost vazduha i brzina strujanja vazduha u prostoru. Za komforne sisteme zahtevana temperatura vazduha zimi iznosi 22°C, a leti 26°C. Što se tiče relativne vlažnosti vazduha, ona iznosi 50%, a brzina strujanja vazduha je manja od 0,25ms−1. Tehnološki zahtevi su individualni, a mogu biti i znatno drugačiji od higijenskih zahteva.

Jednozonski klimatizacioni sistemi se primenjuju za klimatizaciju jednog prostora (gledalište u pozorištu, restauracija i slično) i imaju samostalnu centralnu klimatizacionu jedinicu smeštenu izvan (u podrumu) klimatizacionog prostora. Jedinica sadrži elemente za održavanje vazduha (filter, grejač, hladnjak, ovlaživač, ventilator).

Ovlaživač (obično parni) namenjen je za zimski režim rada sistema kada je spoljašnji vazduh znatno suvlji. Za hlađenje vazduha klimatizacioni sistem se snabdeva obično kompresorskim rashladnim sistemom sa vazduhom hlađenim kondenzatorom. Bitan deo svakog klimatizacionog (i provetravajućeg sistema) su vodovi za vazduh, za distribuciju vazduha u prostoru, prigušivači vazduha i prigušivači buke ventilatora.

Višezonski (za više prostora) klimatizacioni sistemi namenjeni su za klimatizaciju objekata sa više prostorija (hoteli, administrativne zgrade, bolnice i slično). Princip ovih sistema je centralna priprema grejnog medija (vode) i rashladnog medija (rashladne vode), koji se razvode u sve prostorije. U pojedinim prostorijama su pojedinačni klimatizacioni uređaji koji održavaju vazduh prema individualnoj želji i izboru. Provetravajući vazduh se razvodi centralno ili pojedinačno na pojedine spratove u svaku prostoriju. Može biti usisavan i klimatizacionim jedinicama u prostorijama sa fasade.


116

Drugi tip višezonskog sistema je sistem kojim se po zgradi i posebnim vazdušnim vodovima razvodi centralno – pripremljen vazduh, topao i hladan. Ispred svake prostorije, prema individualno postavljenoj i upravljanoj temperaturi, meša se topao i hladan vazduh. Individualne klimatizacione jedinice postavljaju se direktno u klimatizacionom prostoru. Snabdevene su samostalnim rashladnim sistemom, električnim grejačem vazduha i automatskom regulacijom. Kod instalacija potreban je samo dovod električne energije i obezbeđenje odvoda kondenzovane vode sa površine hladnjaka leti.

3.8.3.3 Zagrevanje

Toplota za zagrevanje zgrada proizvodi se i doprema ili lokalnim načinom ili centralno. Temperature u zagrevanim prostorima su definisane standardom i kreću se prema vrsti prostorije – od 15 do 20 °C (ponekad i više).

Kod lokalnog grejanja, izvor toplote je u prostoru za zagrevanje. Energija se dodaje u obliku čvrstog, tečnog ili gasovitog goriva, ili električno.

Izvor toplote za centralno grejanje je većinom smešten izvan prostora koji se zagreva, npr. u nekoj od pogonskih prostorija. Od izvora se toplota prenosi vodom, parom ili vazduhom do prostora koji se greje. Kao izvori toplote za centralno grejanje koriste se:

• kućne kotlarnice,

• kotlarnice stambenih blokova i

• toplane.

Sistemi grejanja se prema toplotnom mediju dele na toplovodne ( max temperatura vode je 90°C), vruće vodne (maksimlna temperatura vode je 150°C) i toplovazdušne (maksimalna temperatura vazduha 50°C). Posebnu kategoriju čine gasni, tamni (sa površinskom temperaturom cca 400°C) i svetli grejači (sa površinskom temperaturom 850°C do 900°C) za direktno sagorevanje gasa u potrošaču). Toplotni komfor u zagrevanom prostoru, određen je temperaturom koja zavisi od temperature vazduha i zidova.

Sistemi zagrevanja, snabdeveni sa grejnim telima ispod prozora, odvode toplotu pretežno konvekcijom - strujanjem vazduha i povećavaju temperaturu vazduha. Određeni sistemi grejanja (npr. podno grejanje porodičnih kuća, vrtića ili tavansko grejanje industrijskih hala gasnim gorivom) odaju toplotu, direktno, osoblju koje se u zagrevanim prostorijama nalaze i ujedno zagrevaju pod, od kog se dodatno zagreva i vazduh. Ovim sistemom grejanja se povećava temperatura zidova i postiže se povoljnija raspodela toplote u područiju kretanja osoba. Sa energetskog gledišta, ovi sistemi su dosta efikasniji.


117

3.9 Mašinske tehnologije i njihov uticaj na životnu sredinu

Tehnološki proizvodni procesi, korišteni u mašinskim preduzećima, vrlo su raznorodni, jer u njima nastaje vrlo široki asortiman proizvoda, od proizvodnje metala i odlivaka, sve do najrazličitijih tipova računara.

Pretežni deo tehnologija ima negativni uticaj na dinmičku ravnotežu prirode, a zavisi samo od inteziteta materijalnih i energetskih tokova, da li i kada će se stabilnost ekosistema narušiti, da li će i kada priroda nadvladati ove nepovoljne uticaje. Da se ovi uticaji ne bi manifestovali, ili barem minimizirali, koriste se u tehnološkim procesima razne tehničke, biološke i druge mere zaštite.

3.9.1 Mašinski proizvodni proces

Proizvodni proces je aktivnost ljudi, mašina i fizičkih procesa, čiji rezultat su određene vrste proizvoda.Kod svakog proizvodnog procesa deluju tri faktora:

1. Svesna aktivnost, odnosno samostalni rad čoveka.

2. Objekti rada, koji se pretvaraju u proizvode. Osnovni mašinski proizvodi su: mašine, mehanizmi, funkcionalne grupe, sklopovi i delovi mašina.

3. Radna sredstva u koja spadaju: mašine alatke, uređaji, alati, transportni i manipulacioni sistemi, upravljačka tehnika itd.

Primarni status u proizvodnom procesu ima objekat rada, odnosno proizvod, poluproizvod, montažni sklop, mašina oprema i slično. Za vreme svog životnog veka proizvod prolazi kroz sledeće etape:

• etapa razvoja proizvoda u kojoj se odvija istraživačka i razvojna aktivnost,

• etapa proizvodnje u kojoj se od osnovnih materijala i polufabrikata proizvode delovi koji se ugrađuju u montažne celine i finalne proizvode i

• etapa primene u kojoj se koriste funkcije mašinskih proizvoda.

Proizvodni proces u jednom metaloprerađivačkom proizvodnom sistemu moguće je prema nameni podeliti na: - glavne proizvodne procese, - pomoćne proizvodne pocese i - sporedne procese (tabela 3.12).


118

GLAVNI PROIZVODNI PROCESI

POMOĆNI PROIZVODNI

PROCESI

SPOREDNI PROIZVODNI PROCESI

PR

OIZ

VO

DN

JA

PO

LUP

RO

IZV

OD

A I

DE

LOV

A

MO

NTA

ŽA

DE

LJE

NJE

(RE

ZAN

JE)

MA

TER

IJA

LA

PR

OM

EN

A F

IZIČ

KO

-M

EH

AN

IČK

IH O

SO

BIN

A

ME

HA

NIČ

KE

ELE

KTR

OTE

HN

IČK

E

SP

AJA

NJE

M

ATE

RIJ

ALA

OB

RA

DA

NA

D

IME

NZI

JE

OB

LIK

OV

AN

JE

ZAV

RŠ

NA

OB

RA

DA

PO

DS

KU

PO

VI-P

OD

SK

LOP

OV

I

CE

LIN

E

PR

OIZ

VO

DN

JA P

RIB

OR

A I

ALA

TA

PRO

IZVO

DN

JA M

OD

ELA

PR

OIZ

VO

DN

JA R

EZE

RV

NIH

DE

LOV

A

PO

PR

AV

KE

SK

LAD

IŠTE

NJE

EN

ER

GE

TIK

A

SA

OB

RAĆ

AJ

BR

IGA

O Z

AP

OS

LEN

IMA

ISP

ITIV

AN

JE

LAB

OR

ATO

RIJ

E

Tabela 3.12 Podela proizvodnih procesa prema nameni u metaloprerađivačkom proizvodnom sistemu

Glavni procesi služe za direktnu proizvodnju odgovarajućih proizvoda, pomoćni procesi za proizvodnju sredstava neophodnih za glavnu proizvodnju. Sporedni procesi se uglavnom vezuju za glavne i pomoćne procese. Bliža specifikacija osnovnih tehnologija mašinskog proizvodnog procesa je data na slici 3.30.


119

DELJENJE MATERIJALA SPAJANJE POLUPROIZVODA OBLIKOVANJE

Mašinski

Makaze

Ostalo

Testere

Noževi

Brusna tocila

Prese

Frikcione testere

Lu noč

Plamenom

Plazmom

Anodno-mehani koč

Lasersko

Elektronskim zrakom

Ostalo

Rez

anje

Lu noč

Pod troskom

Trenjem

Gasno

Difuziono

Elekrtonskim snopom

Visokofrekventnom strujom

Ultrazvučno

Plazmom

Aluminotermijsko

Navarivanje

Topljenje

Zakivanje

Lepljenje

Ostalo

Zava

rivan

je

Kokilno livenje

Kerami ki kalupič

Pod pritiskom

Centrifugalno

Kontinualno

Livenje u vakumu

Ostalo

Metalurgija praha

Istiskivanje

Izvla enječ

Ostalo

Obl

ikov

anje

na

hlad

no

Kovanje u kalupu

Č ćeki i

Hidrauli preseč.

Krivajne prese

Frikcione prese

Vertikalnekova ke presečHorizontalnekova ke preseč

Ostalo

Zapreminsko

Ravansko

Obl

ikov

anje

def

orm

isan

jem

Izvla enječ

Kalibrisanje

Valjanje

Struganje

Glodanje

Bušenje

Brušenje

Ostalo

Live

nje

Lasersko

Livenje u pesku

Metalizacija

Pod praškom (EPP)

Topljivi kalupi

Vučenje

Slika 3.30: Osnovne tehnološke metode mašinskih proizvodnih procesa


120

OBRADA NA DIMENZIJE

PROMENAFIZI KO-MEHANI KIH OSOBINA

Č Č ZAVRŠNA OBRADA

PotpunoNepotpuno

Niskotemperaturno

Homogenizaciono

Izotermijsko

NormalizacionoPotpuno

Nepotpuno

IzotermijskoStepenasto

Površinsko

NiskoVisoko

Disperziono oja avanječ

CementizacijaNitriranje

NitrocementacijaSumporisanje

Ostalo

Niskotemperaturno

Visokotemperaturno

Hromiranje

OksidacijaFosfatiranjeNiklovanje

Hromiranje

Gal

vani

zaci

ja D

ifuzi

ona

met

aliz

acija

Term

o-he

mijs

ka

o

brad

aH

emijs

ko-to

plot

naob

rada

Otpuštanje

Zapr

emin

sko

Kal

jenj

e

Nor

mal

no

Žare

nje

StruganjeZabušivanje

Glodanje

BušenjeUpuštanje

RazvrtanjeRezanje navoja

Izrada ozubljenjaProvla enječ

Rendisanje

Brušenje

Ostalo

Elektroimpulsno

Elektrovarni nočElektronskim snopom

PlazmaLaser

Ultrazvuk

Elektrohemijske metode

Izvla enječ

Kalibrisanje

Sabijanje na hladno

Orbitalno sabijanje

Precizno zapreminsko sabijanje

Kalibraciono varenje

Valjanje navoja

Ostalo

Obl

ikov

anje

prit

isko

mEl

ektro

-fizi

kaln

e m

etod

eO

brad

a sk

idan

jem

stru

gotin

e

Fino brušenje

Honovanje

Super finišBru

šenj

e

Lepovanje

Hemijsko mehani kač

Elektrohemijska

Zavr

šna

obra

daTu

šira

nje-

greb

anje

Mehani koč

Hemijsko

ElektrohemijskoPol

iranj

e

Hla enje dijamastomđ

Valj ima i kuglicama

čić

Kalibrisanje ozubljenja

OstaloObr

ada

pod

priti

skom

Rekristalizacija

Elektrokontaktno

Vertikalno rendisanje

Brija

nje

Alitiranje

BoriranjeOstalo

Cinkovanje

nastavak slike 3.30


121

Proizvodni proces u metaloprerađivačkom proizvodnom sistemu ima kompleksni karakter. Sastoji se od velikog broja elementarnih procesa, da bi se postigla proizvodnja delova zahtevnih osobina, njihovo grupisanje u podsklopove i mašine.

Razlaganje proizvodnog procesa na elementarne celine dokazuje da se u njemu primenjuju tri osnovna dela: supstantni, funkcionalni i strukturalni (slika 3.31).

PROIZVODNI PROCES

I NJEGOVE KOMPONENTE

Supstantni deo Funkcionalni deo Strukturalni deo

Tehnologija Kvalitet proizvodnje Analiza i sinteza

LivenjeObradaOblikovanjeZavarivanjeTehni~ka obrada

Proizvodna sredstva

Ma{ineAlatiPriboriManipulacioni sistemiUpravlja~ke jedinice

Materijali i energija

SirovinePuloproizvodiElektri~na energija

Proizvodnost

Pouzdanost

Adaptivnost

Ekonomi~nost

Ekolo{ka podno{ljivost

Zakonitost razvoja

Tipizacija i koncetracijaproizvodnje

Modeliranje

Informaciona struktura

Automatsko upravljanjei priprema proizvodnje

Slika 3.31: Razlaganje proizvodnog procesa

3.9.1.1 Globalni model proizvodnog procesa

Definisati proizvodni proces kao sistem znači ograničiti (odrediti) njegove unutrašnje elemente, elemente okoline, veze između elemenata sistema i veze sistema prema okolini, uključujući životnu sredinu. Svaki proizvodni proces se realizuje u konkretnim ekonomskim, socijalnim i enviromentalnim uslovima. Globalni model, koji iskazuje sistemske veze proizvodnog procesa i njegove okoline moguće je prikazati kao na slici 3.32.


122

U ovom modelu su: centar proizvodnog sistema (CPS), komponente podsistema tehnologije obrade O, manipulacije M i upravljanja U.

OM

UCPS E S

Sika.3.32: Sistemski odnosi proizvodnog procesa i okoline

Podsistem tehnologije obrade O obezbeđuje promenu geometrijskih i fizičkih osobina objekata proizvodnje. Podsistem manipulacije M obezbeđuje pozicioniranje i fiksiranje objekata proizvodnje, neophodnih za tehnologiju obrade. Podsistem upravljanja U obezeđuje optimizaciju međusobnih relacija kao i samih parametara tehnologije obrade, manipulacije, uslove i režime zahtevanog kvaliteta proizvoda.

Kod istraživanja veze centralnog proizvodnog – CPS na sistemsku okolinu, može se konstatovati da je CPS komponenta nadređenih ekonomskih (E) i socijalnih (S) sistema. Ekonomski faktori imaju prioritet kod definisanja ulaza i izlaza proizvodnog sistema.

U okviru socijalnog sistema (S) se formulišu pitanja odnosa proizvodnog procesa i čoveka (enviromentalni uticaj proizvodnog procesa) i strateški ciljevi obavezni za sve nivoe.

3.9.1.2 Sistemski model proizvodnog procesa

Sistemski model proizvodnog procesa često se predstavlja u obliku crne kutije (slika 3.33). Opšti zadatak proizvodnog procesa je transformacija materijala i poluproizvoda na proizvode sa zahtevnim funkcionalnim parametrima. To znači, u proizvodnom procesu se odvija tačno određena transformacija ulaznih materijalnih veličina na izlazne materijalne veličine. Ovaj transformacioni proces se odvija na osnovu potrošnje ulazne energije a upravljaju njime ulazne i povratne sprege. Proces karakterizuje i nastanak otpada i sporednih produkata.


123

prostor ìvotnasredina vreme

energija

informacije informacije

otpad

izlazproizvoda

ulazmaterijala

proizvodniproces

povratne veze

Slika 3.33: Model proizvodnog procesa

3.9.2 Negativni uticaj mašinskih tehnologija na životnu i radnu sredinu

Polazeći od klasifikacije mašinskih proizvodnih procesa u tabeli 3.13 su specifirani neki njihovi negativni uticaji na životnu i radnu sredinu.

Pokazuje se da skoro kod svih tehnologija pratećim negativnim uticajem je buka. U tabeli 3.14 su navedeni podaci nivoa buke nekih mašina i sistema u pojedinim pogonima u metaloprerađivačkom proizvodnom sistemu.

Za ublaženje negativnih uticaja proizvodnih procesa na okolinu moguće je iskoristiti principe lociranja, odnosno prostornu lokalizaciju korišćenjem:

• preovlađujućih vetrova (slika 3.34 i slika 3.35),

• zaštitnih zelenih pojaseva (slika 3.36) i

• lociranja "pod zemlju" (slika 3.37).


124

Mašinski proizvodni procesi Negativni uticaji na životnu i radnu sredinu

Zaštitne mere za smanjenje negativnih uticaja

Oblikovanje Livenje: - kalupi od peska - metalni kalupi - pritiskom - centrifugalno - vakumom Metalurgija praškova Obrada pritiskom: - slobodno kovanje - kovanje i kalupi - zapreminsko oblikovanje - izvlačenje - kalibrisanje - valjanje

- emisije iz peći i radnih mesta za pripremu smesa za kalupe i čišćenje odliva

- štetne materije iz spaljivih, topljivih i hemijski rastvorljivih modela

- kod nabijanja i istresanja kalupa buka, vibracije i prašina

- emisije iz termičke obrade metalnih praškova u raznim pećima i oblikovanju

- kod zagrevanja i oblikovanja, nastaje okujna koja sadrži razne okside

- na vodu kod odstranjivanja okujne mehaničkim ili hemijskim načinom

- kod kovanja i valjanja buka i vibracije u povećanoj meri

- odvajanje gasnih i pašnjavih štetnih materija

- sistemi za prečišćavanje otpadnih voda i njihova recirkulacja

- pridržavanje mera zaštite na radu

- izmena konstrukcija mašina (odvajanje)

- automatizacija procesa (PRoM)

- zamenjivanje tehnologije

Promena fizičkomehaničkih i hemijskih osobina

materijala Žarenje: - normalizaciono

- izotermsko Kaljenje: - zapreminsko

- površinsko Otpuštanje Disperziono očvršćavanje Hemijsko-termička obrada:

- cementacija - nitriranje - sumporisanje

Termička obrada Difuziono ojačavanje:

- hromiranje - siliciranje - boriranje

Galvanizacija: - oksidacija - fosfatiranje - kadmijuminiranje - niklovanje

- na vazduh okujnom i gasom iz zagrejanih metala

- na vodu i zemlju, voda i ulje nakon kaljenja

- izrazito na vodu kod odstranjivanja nečistoća sa metala, pranjem

- kod elektroličkog emuzionog odmašćivanja rastvaračima na bazi benzina, petroleja, trihloretilena i tetrahloretilena

- na vodu kod potapanja u razne kiseline - kod pakovanja, špricanja, galvanizaciji,

koncetracija problematičnih materija u otpadnim vodama

- štetna isparenja u radnoj sredini (sredini)

- čišćenje, neutralizacija i recirkulacija otpadnih voda

- pridržavanje mera zaštite na radu

- pogodna lokalizacija pogona (lociranje)

- rešenje privrede otpadnih materija

- automatizacija procesa (PRoM)

Obrada deljenjem materijala

Sečenje: - mašinsko Rezanje: - pile

- brusna tocila - frikcione testere - plamenom - anodnomehaničko

- buka i vibracije, pre svega sečenjem hidrauličnim makazama

- kod rezanja testerama i brusnim tocilima buka i prašina

- frikcione testere veliki izvor buke - kod hlađenja mašinskih testera uljem

mogućnost zagađenja životne sredine

- izmena konstrukcije mašina - postavljanje mašina na

odgovarajuće oslonce - primena skloništa – zaštita

od buke - testere izolovati od ostalog

prostora, pre svega kod frikcionih

- skupljanje izlivenog ulja

Tabela 3.13: Zbirna tabela negativnih uticaja pojedinih mašinskih procesa na životnu sredinu i neke mere zaštite


125

Spajanje polufabrikata

Zavarivanje: - plamenom - lučno - elektrošljakom - elektronskim snopom

Navarivanje: - direktno Spajanje Pečenje Zakivanje Lepljenje

- u maloj meri na vazduh, uglavnom zavarivanje u zaštitnoj atmosferi

- žarenje okoline - buka iz agregata za zavarivanje - na vazduh kod spajanja (kiselina:borna,

borax u dodatnom materijalu) - emisije iz zaštitne atmosfere u prostoru za

zavarivanje - kod zakivanja, buka i vibracije - na vodu kod čišćenja površina pre

lepljenja - isparenja i gasevi iz lepljenog spoja

- dosledno pridržavanje mera zaštite

- azbestni čaršavi protiv jakog zračenja

- automatizacija procesa ProM

- izolacija od buke u prostoru

- primena zaštitnih sredstava (naočare, rukavice)

Obrada na dimenzije Obrada rezanjem

-struganje -zabušivanje -glodanje -bušenje -rezanje navoja -ozubljenje -provlačenje -rendisanje -obaranje ivica

Elektrofizikalne metode -elektroimpulsno -elektrovarnične -elektronskim snopom

Elektrohemijske metode

- sve vrste obrade veliki izvor buke - na zemljište, podzemne i površinske vode

sredstvima za hlađenje i podmazivanje (vidi tačku)

- neprijatan miris rashladne tečnosti koja dugo nije menjana

- velika količina otpada i opasne strugotine - kod odmašćivanja i čišćenja delova

zagađenje zemljišta i vode raznih rastvarača sa perhloretilenom, benzinom, trihloritelinom i slično

- pare i gasovi koji nastaju na mestu elektro obrade

- na vodu i zemljište rashladna tečnost sa česticama metala i hemijskim materijama

- rešenja protiv buke: pokrivači, zavese itd.

- pogodna lokacija pogona - konstrukciono

prilagođavanje mašina - uvođenje i korišćenje

neštetnih i podmazujućih tečnosti – biljnog porekla

- primena pogodnih tehnologija za podmazivanje

- sigurnosni propisi - automatizacija procesa - nova sredstva za

odmašćivanje i čišćenje na bazi vodenih rastvora

- zamenljive tehnologije

Završne obrade Brušenje:-fino brušenje

-honovanje -superfiniš

Završno:-lapovanje -hemij.- mehaničko -elektromehaničko

Poliranje:-mehaničko -hemijsko -elektrohemijsko

- na vazduh uglavnom prašina u okolini radnog mesta

- na vodu i zemljište prašinom odnešenom rashladnom tečnošću

- brusilice sa velikim izvorom buke - kod hemijskih operacija zagađenje raznim

hemijskim materijama

- usisivači prašine - sigurnosne mere - zaštitna sredstva - zaštitna sredstva od buke - zahvatanje čestica

metala, brusnog sredstva i hemijskih materija pre odlaženja u prostor

Progresivne tehnologije Laser Plazma Vodeni mlaz

- opasna manipulacija sa kriogenim materijama (tečni azot, helijum)

- opasno zračenje uglavnom za oči - zračenje, buka, kod obrade plazmom i

uglavnom mlazom metalna prašina isparenja elemenata materijala koji se obrađuje

- raspršivanje metalnih čestica u vazduh i vodu

- fizićka otpornost vodenog mlaza

- dosledno pridržavanje sigurnosnih propisa

- primena zaštitnih pomoćnih sredstava

- automatizacija i robotizacija procesa

nastavak tabele 3.13


126

Pogon Naziv mašine Tip LA(dB) LAmax(dB)

Prese

Presa: - mehanička -krivajna - ekscentar - kolenasta - pneumatska

LKT 250 LENP 40 LE 160

LENR 25 LKD 520

110 100 111 101 101

120 -

113 - -

Sečenje-deljenje

materijala

Makaze za sečenje tabli Makaze Kružna testera Seckalica žice Frikciona testera

NTE 2000/4 LO 125 PK 3

104 105 102 96 105

107 120

- - -

Mehanička obrada

Strug: - sa šiljcima - revolverski - vertikalni - automatski

Glodalica: - vertikalna konzola - horizontalna konzola - univerzalna - horizontalna

Rendisaljka Bušilica: - stona

- stubna - obrtna

SV 18 R/75 R 5

SK 16 AN 6/40

FA 4 V

FD 40 H FN 12 H 160 MICA V 20 A

VS 32 A VR 10

85 87 82 82

90 85 87 93 95 81 80 75

89 92 85 87

110 109 89 98

100 85 83 88

Livnice

Izbijajuća rešetka Vibrirajuća rešetka Kompresorska stanica Odvajač prašine Vibraciona mašina

ZNRH

NHG 2/8-L FRPU

107 104 102 90 95

- 106

- - -

Brusiona

Brusilica sa šiljcima -univerzalna -alatna -ručna pneumatska -ručna električna

BH 25 A BVA 16 A BNNK 32

80 75 88 108 104

84 80 91

Zavarivačnice

- Mašina za tačkasto zavarivanje

- Mašina za lučno zavarivanje - Zavarivanje plamenom - Gorionik za plazmu

BP 10 PRAGA 500

PLASMARC

100 89 82 92

112 105 94

101

A - ukupna prigušivost prostorije, ekvivalentna prigušujuća površina (m2) LA - nivo buke na karakteristici A (dB) LA max - maksimalni nivo buke na karakteristici A (dB)

Tabela 3.14: Informativni podaci o nivou buke pojedinih mašina i uređaja

u različitim mašinskim pogonima


127

SMER PREOVLA\UJU]IHVETROVA

S

Slika 3.34: Korišćenje preovlađujućih vetrova (1)

SMER PREOVLA\UJU]IHVETROVA

S

5

8

7

4

4

4

3

6

11

1

1

1

12020

20

9

1 - stambena četvrt, 2 - industrijski kompleks, 20 - istureno odeljenje (razvoj, konstrukcija, ispitivanje), 3 - pruga, 4 - centar za odmor i rekreaciju, 5 - zaštitni zeleni pojasevi, 6 - povrtarsko naselje - bašte, 7 - trgovački centar,

8 - granice grada, 9 - granice industrijskog kompleksa

Slika 3.35: Korišćenje preovlađujućih vetrova (2)


128

1 - prenos buke na otvorenom terenu, 2 - smanjenje zelenim pojasom, 3 - 7 metara visoki pojas žbunjeva,

4 - 16-metarsko drveće sa punom krošnjom, 5 - 10-metarske smreke, 6 - guste smreke

Slika 3.36: Smanjenje buke zelenim pojasevima

1 - dispečerski i upravnički centar, 2 - zona montaže, 3 - zona mehaničke obrade,

4 - zona proizvodnje poluproizvoda, 5 - rekreativna zona, 6 - zona skladištenja (transport proizvoda i poluproizvoda), 7 - zona skladištenja

Slika 3.37: Lociranje "pod zemlju"


129

3.9.3 Ekološke tehnologije

Kao ekološki tehnološki (proizvodni) sistem možemo označiti takav sistem kod kojeg su svi ulazi, procesi i izlazi ekološki odgovarajući. To znači, da u proces ne ulaze materije i materijali koji ugrožavaju ekosistem u najširem smislu. Ni za vreme proizvodnog procesa takve materije ne nastaju, a onda ni izlazi (proizvodi) ne narušavaju životnu sredinu.

Voda i vazduh se čiste, proizvodi se površinski uređuju, otpadi i amortizovani - istrošeni proizvodi se sekundarno prerađuju ili sigurno odlažu. Ovu svesnu aktivnost orijentisanu na smanjenje i odstranjenje ekološki nepogodnih dejstava tehnološkog procesa možemo nazvati ekologizacijom tehnologije. Ekološke tehnologije su one kod kojih za vreme proizvodnje nastaju potencijalno štetne materije i materijali, ali za vreme normalnih okolnosti se njihov uticaj eliminiše usmerenom aktivnošću čoveka.

3.9.3.1 Bezotpadne i malootpadne tehnologije

Perspektivno rešenje kompleksne zaštite životne sredine je u stvari bezotpadna i malootpadna industrijska proizvodnja, zasnovana na kompleksnom iskorišćenju primarnih sirovina, na potpunoj recirkulaciji vode i korišćenju nastalih otpada. Malootpadne i bezotpadne tehnologije se odnose ne samo na proizvodne procese već i na iskorišćenje proizvoda okarakterisanih produženim vekom trajanja i mogućnošću jednostavne popravke, a koji se mogu nakon potrošnje reciklirati ili neutralisati na ekološki pogodan način. Pri tome bi cilj trebao da bude potpuni tehnološki ciklus iskorišćenja prirodnih izvora, uporediv sa prirodnim ekosistemima.

Jedan od osnovnih uslova efektivnosti u oblasti razvoja i uvođenja malootpadnih tehnologija je i racionalizacija sistema upravljanja.

3.9.3.2 Reciklažne tehnologije

U opštem slučaju reciklaža se može okarakterisati kao korišćenje proizvodnih, preradljivih i potrošnih otpada, materija i energija u izvornom ili promenjenom obliku, bez obzira na mesto ili vreme nastanka otpada i njegovu primenu.

Kao karakterističan znak reciklaže se naglašava pre svega gledište dvostrukog smanjenja opterećenja životne sredine:


130

• na strani ulaza u proizvodni proces se korišćenjem otpada štede

prirodni izvori primarnih sirovina i energije,

• na strani izlaza iz proizvodnog procesa se smanjuje količina štetnih materija koje se emituju u životnu sredinu na taj način što se otpadi ponovo iskoriste.

Reciklažnom tehnologijom se naziva skup međusobno povezanih postupaka i operacija, koje vode promeni otpada u sekundarnu sirovinu.

3.9.4 Sistem klasifikacije i kodiranja tehnoloških procesa i operacija

Pre svega zbog potreba automatizacije projektovanja tehnoloških procesa, razvijani su razni sistemi klasifikacije i kodiranja proizvoda, tehnoloških procesa itd. Kodni sistemi mogu biti različitog stepena složenosti, što je određeno brojem kodnih mesta. U nastavku se prikazuje jedan šestocifreni kodni sistemi koji omogućuje memorisanje, prenos i obradu informacija u cilju korišćenja računarske tehnike.

U konkretnom slučaju osnovni deo kodne oznake tehnoloških procesa i operacija podeljen je u četiri bloka. Ovu strukturu možemo predstaviti na sledeći način:

xx x x xxVrsta

tehnolo{kogprocesa

Grupatehnolo{keoperacije

Grupatehnolo{kog

procesa

Tehnolo{kaoperacija

Prvi nivo hijerarhijskog klasifikatora, vrsta tehnološkog procesa, obezbeđuje razvrstavanje operacija na bazi vrste tehnologije.

Drugi stepen klasifikacije je grupa tehnološkog procesa. Obuhvata osnovno deljenje tehnoloških procesa na bazi korišćene energije, na bazi osnovnih karakteristika pretvaranja materijala ili pripremka, prema preovladajućim obeležjima tehnoloških operacija itd.

Treći stepen je grupa tehnološke operacije, koja obuhvata nekoliko operacija.


131

Četvrti stepen klasifikacije je tehnološka operacija koja sadrži kôd ove operacije prema vrsti alata i pribora.

Prvi i četvrti stepen klasifikacije se označavaju sa dva brojna znaka od 01 do 99. Drugi i treći stepen se kodiraju brojevima 1 do 9.

Sistem klasifikacije ima primeren informacioni raspon, a ujedno obezbeđuje potrebnu rezervu za slučaj povećanja kodiranih informacija. Na taj način se stvara prostor za proširenje sledećim kodom.

Ovaj sledeći kôd specificira uticaj određene tehnologije na životnu sredinu i može imati jednu od sledeće četiri vrednosti:

0 - bez uticaja na životnu sredinu

1 - umereni uticaj na životnu sredinu

2 - delimični uticaj na životnu sredinu

3 - izraziti uticaj na životnu sredinu

xx x x xx.xTehnolo{kaoperacija

Vrstatehnolo{kog

procesa

Grupatehnolo{keoperacije

Grupatehnolo{kog

procesa

Uticaj tehnologijena ìvotnu sredinu

Zbog obimnosti, predloženi klasifikator je primenjen po navedenim principima tehnlogija zavarivanja i tehnologija nekonvencionalnih postupaka koje su prikazane na slikama 3.38 i 3.39.

U cilju brze orijentacije kod izbora osnovnih tehnoloških procesa, ovaj klaisfikacioni sistem može biti prikazan i grafički (slika 3.40).


132

Zavarivanje101 000

Topljenjem101 100

Topljenjem ipritiskom101 200

Pod pritiskom101 300

Gasno101 101.1

Pod troskom101 110.3

[avno101 202.1

Otporno sapredgrevanj.101 210.1

Pod pritiskomna hladno101 302.0

MIGzavarivanje101 103.2

Alumino-termijsko101 110.1

Zavar. el.indukcijom101 203.0

Difuziono101 211.1

Eksplozijom101 303.2

TIGzavarivanje101 104.1

Atomsko101 110.1

Zbijanjem101 204.1

Bradavi~asto101 210.1

Trenjem101 304.0

MAG (CO )zavarivanje101105.2

2 Poluautomat.el. lukom101 114.0

Varni~enjem101 205.1

Kovanjem101 305.1

Pod pra{kom(EPP)

101 106.2

Automatskimel. lukom101 114.0

Preklopno101 206.1

Plazmom101 107.1

Su~eono101 207.0

Elektronskimmlazom

101 108.1

[avnoimpulsno101 208.0

Ru~noel. lukom101 102.1

Laserom101 109.0

Ta~kasto101 201.0

Otporno101 209.0

Ultrazvu~no101 301.0

Slika 3.38: Sistem klasifikacije i kodiranja tehnologije zavarivanja


133

Nek

on

ven

ico

nal

ni

po

stu

pci

ob

rad

e05

0000

Obr

ada

vode

nim

mla

zom

0580

00.2

Obr

ada

plaz

mom

0570

00.1

Obr

ada

elek

.m

lazo

mi l

aser

om05

6000

Hem

ijska

obra

da05

5000

Ultr

azvu

~na

obra

da05

4000

Ano

dno

meh

ani~

kaob

rada

0530

00

Ele

ktro

-he

mijs

kaob

rada

0520

00

Ele

ktro

-er

oziv

naob

rada

0510

00

Hem

ijsko

rast

vara

nje

0550

02.2

Ultr

azvu

~no

oisa

nje

0540

01.1

Ano

dno-

meh

ani~

kaob

rada

0530

01.1

Ele

ktro

-he

mijs

kopo

liran

je05

2001

.2

Hem

isko

po

ravn

anje

i pol

iranj

e05

5001

.3

Ultr

azvu

~no

lepo

vanj

e05

4002

.1

Ele

ktro

-he

mijs

kodu

blje

nje

0520

02.2

Ele

ktro

-va

rni~

nobr

u{en

je05

2002

.1

Raz

dvaj

anje

plam

enom

0550

03.2

Ultr

azvu

~no

dubl

jenj

e05

4003

.0

Ele

ktro

-va

rni~

nopr

av. o

tvor

a05

1003

.1

Ele

ktro

-he

mijs

kobr

u{en

je05

2003

.2

Ele

ktro

-he

mijs

koho

nova

nje

0520

04.2

Ele

ktro

-va

rni~

nose

~enj

e05

1004

.1

Ele

ktro

-he

mijs

kost

ruga

nje

0520

05.2

Ele

ktro

-ko

ntak

tna

obra

da05

1005

.1

Hem

ijska

obra

da05

5000

Ele

ktro

-va

rni~

nodu

blje

nje

0510

01.1

Slika 3.39:Sistem klasifikacije i kodiranja tehnologija nekonvencionalnih metoda obrade


134

ZAVARIVANJE 101000

TOPLJENJEM 101100

Ručno elektrolučno zavarivanje 101102.1

1 - metalno jezgro elektrode; 2 - obloga elektrode; 3 - električni luk; 4 - krater; 5 - rastop; 6 - tečna troska; 7 - očvrsla troska; 8 - očvrsli metal; 9 - zona pod uticaj. toplote - ZUT 10 - osnovni materijal.

Gasno zavarivanje 101101.1

1 - dodatni materijal; 2 - zavarivački plamen; 3 - gorionik; 4 - osnovni materijal.

MIG zavarivanje 101103.2

1 - elektrodne žica; 2 - zaštitni gas (Ar+CO2); 3 - električni luk; 4 - držač elektrode; 5 - osnovni materijal.

TIG zavarivanje 101104.1

1 - dodatni materijal; 2 - električni luk; 3 - volframova elektroda; 4 - držač elektrode; 5 - zaštitni gas; 6 - osnovni materijal.

MAG zavarivanje 101105.2

1 - elektrodne žica; 2 - zaštitni gas (CO2); 3 - električni luk; 4 - držač elektrode; 5 - osnovni materijal.

Zavarivanje pod praškom 101106.2

1 - elektrodna žica; 2 - električni luk; 3 - gasni mehur; 4 - prašak; 5 - tečna troska; 6 - rastop; 7 - očvrsla troska; 8 - očvrsli metal; 9 - osnovni materijal.

Zavarivanje plazmom 101107.1

1 - držač elektrode; 2 - izolator; 3 - volframova elektroda (katoda); 4 - mazalica od bakra; 5 - dodatni materijal; 6 - plazma; 7 - osnovni materijal.

Zavarivanje laserom 101109.0

1 - rubinova šipka; 2 - reflektor; 3 - svetlosni zrak; 4 - optički fokusirajući sistem 5 - osnovni materijal; 6 - impulsna lampa; 7 - pobuđivač impulsne lampe

Zavarivanje pod troskom 101110.3

1 - elektrodne žice; 2 - rastopljena troska; 3 - rastop; 4 - šav; 5 - ograničivači rastopa; 6 - osnovni materijal.

Slika 3.40: Deo ilustrovanog klasifikatora za zavarivanje topljenjem


135

U praktičnim zahtevima za određivanje kvaliteta životne sredine na ograničenoj teritoriji, jedina veličina koja omogućuje upoređenje lokaliteta, pokazala se metoda sintetičkog pokazatelja kvaliteta životne sredine. Ovaj pokazatelj predstavlja jednostavnu osnovu nadležnim organima koji odlučuju o razvoju teritorije.

Ograničenje negativnog delovanja tehnološkog procesa na životnu sredinu, koje se može postići zamenom prirodnih izvora i energije, maksimalnim korišćenjem otpada, ograničenjem njihove produkcije kod proizvodnje i kod potrošnje proizvoda, je osnovni kriterijum kod vrednovanja tehnološkog procesa.

3.9.4.1 Indikatori za vrednovanje tehnoloških procesa

Osnovno sredstvo za vrednovanje tehnoloških procesa sa gledišta

njihovog uticaja na životnu sredinu je vrednovanje fizičkih, hemijskih, bioloških i drugih indikatora, kojima se iskazuje delovanje proizvodnje na sredinu. Određeni su na osnovu analize procesa kao tehnološkog sistema.

Indikatori koji ukazuju na uticaj tehnoloških procesa na životnu sredinu, dele se na četiri osnovne grupe:

1. Tehnološki indikatori - služe za opis tehnološkog postupka (složenost tehnološkog procesa, potrošnja materijala i energije, nivo automatizacije, količina štetnih materija i otpada).

2. Ekonomski indikatori - obuhvataju osnovne investicione i proizvodne troškove glavnih i pomoćnih procesa i druge ekonomsko-organizacione pokazatelje (produktivnost, iskorišćenje materijala, doprinos glavnog procesa, primenljivost sekundardnih sirovina, korist iz procesa zaštite životne sredine).

3. Ekološki indikatori - obuhvataju osnovne interakcije vrednovanog procesa sa životnom sredinom (udeo korišćenja otpada, emisija buke u životnu sredinu, toksičnost otpada, uticaj na floru i faunu).

4. Socijalni indikatori - predstavljaju pokušaj integracije u proces odlučivanja i socijalne efekte tehnološkog procesa (sastav i kvalifikacija radnika, uslove radnih mesta, opasnost po zdravlje radnika, školska sprema).

Kod vrednovanja dva ili više tehnoloških procesa moguće je odrediti i do 80 indikatora iz navedenih grupa. Za praktično vrednovanje, s obzirom na obimnost indikatora, se zato definiše minimalni program za ocenjivanje tehnoloških procesa pogodnih sa gledišta životne sredine. Ovaj suženi, redukovani, izbor sadrži 17 indikatora i ne bi trebao više da se redukuje. U slučaju da neki od indikatora ne može biti vrednovan, treba ga nadoknaditi sličnim. Kod pojedinih indikatora se navode i pokazatelji koji omogućuju i kvantifikaciju indikatora (tabela 3.15).


136

Pokazatelj na kvantifikaciju faktora Redni

broj faktora

Naziv faktora definicija merna jedinica

1 Iskorišćenje (koristljivost) procesa

stvarni period korišćenja normativni period korišćenja %

2 Iskorišćenje osnovnih i pomoćnih materijala

domaće i uvozne primarne i sekundarne sirpvine

glavni proizvod t.t-1

3 Potrošnja osnovnih i pomoćnih materijala

osnovni i pomoćni materijali glavni proizvod t.t-1

4 Nastale sekundarne sirovine sekundarna sirovina glavni proizvod t.t-1

5 Nastala "otpadna" toplota otpadna toplota glavni proizvod j.t-1

zahtevi u vezi ambalaže glavni proizvod

jedinice mase

t stvarni vek

normativni vek % 6 Kvalitet proizvoda

gubici kod transporta, utovara i istovara %

7 Investicioni troškovi ukupni troškovi za investiciju glavni proizvod Din.t-1

8 Proizvodni troškovi proizvodni troškovi za jednu godinu glavni proizvod Din.t-1

9 Produktivnost glavni proizvod broj radne snage

t na radnika

10 Čista proizvodnja

proizvodnja finansijski iskazana ±promene

rezerve - potrošnja materijala - korišćenja službi - korišćenje

proizvodnog sredstva

Din za godište t-1

11 Zagađenje vazduha koncetracija štetnih materija u vazduhu dozvoljena koncetracija g.m-3

koncetracija štetnih materija u vodi dozvoljena koncetracija g.m-3

12 Zagađenje vode količina štetnih materija glavni proizvod t.t-1

13 Produkcija čvrstih otpada količina otpada glavni proizvod t.t-1

14 Uticaj na životnu sredinu

opis uticaja glavnog proizvoda na životnu sredinu kod korišćenja i nakon: potrošnje materijala, energije, nastanak

otpada, "otpadne toplote", zagađenje vazduha i vode, buka

prema odabranim uticajima

15 Emisija buke u životnu sredinu emisija buke dB

16 Uslovi radnog mesta klima , buka, monotonost rada, svetlo,

visina, toplota, koncetracija štetnih materija

opisno

17 Socijalni uticaji bolesti, smrtnost, profesionalne bolesti,

stvaranje radnih uslova, zahtevi za obrazovanje, javno mišljenje

opisno

Tabela 3.15: Skup faktora minimalnog programa vrednovanja tehničkih procesa sa gledišta uticaja na životnu sredinu


137

3.9.4.2 Metoda vrednovanja

Nakon izbora faktora vrši se njihova hijerarhizacija, to znači određivanje

redosleda značaja faktora za razmatranu tehnologiju. U cilju smanjenja opasnosti subjektivnog uticaja za ocenjivanje raznorodnih, uzajamno nesabirljivih - nekompatibilnih faktora kao pogodne se pokazuju metode analize odlučivanja, koje omogućuju kvantitativno rešenje složenih problema pojedincima ili kolektivu eksperata pomoću jednostavnih procesa odlučivanja. Izborom pogodnog postupka i tehnike ocenjivanja moguće je značajno ograničiti kritične faze ugrožene subjektivnim uticajem.

Metode analize odlučivanja, koje se odnose na određivanje redosleda važnosti faktora ili promenu kvalitativno uporednih vrednosti na kvantitativno uporedive vrednosti, zajednički se nazivaju ekspertne metode. Za ocenjivanje tehnoloških procesa moguće je iskoristiti npr. metodu parcijalno-parnog upoređivanja, koja se pokazala korisnom u praktičnim aplikacijama u vezi sa vrednovanjem kvaliteta životne sredine.

Osnovu ove metode čini postepeno poređenje dva faktora. Kod poređenja je moguće odrediti koji je važniji (po mišljenju ocenjivača). Svi faktori se postave u Fulerov trougao prema šemi:

1 1 1 1 ...1 1

2 3 4 5 ...(n-1) n

2 2 2 ...2 2

3 4 5 ...(n-1) n

........................................................

. .................................................

(n-1)

n

Značajni faktor se u posmatranom paru označi pogodnom oznakom. Ukupni broj parova je n(n-1)/2, pri čemu kod vrednovanja tehnoloških procesa n bi trebalo da bude najmanje 17.

Kod izvršavanja upoređenja kod svakog faktora se utvrdi broj slučajeva, gde se on vrednuje kao važniji - bitniji. Ukoliko, izuzetno nije moguće doneti odluku, oboma faktorima se dodeli vrednost 0,5. Zbirni broj svih faktora mora biti jednak broju parova.


138

Ređajući faktore prema njihovoj rezultujućoj vrednosti (rejtingu), od najveće do najniže, dobijamo redosled njihovog značaja. Ova zavisnost se, u svakom slučaju, menja od vrste procesa, njegovog značaja, uticaja na životnu sredinu i date teritorije.

Neosporna prednost metode delimičnog parnog upoređenja su redosledno poređani svi faktori po značaju. Ova metoda je manje efikasna u slučajevima kada kolektiv eksperata jednostrano naglašava (forsira) neku od grupa faktora.

Nakon izvršene hijerarhizacije može se pristupiti ocenjivanju faktora prema odabranoj bodovnoj skali, i to na osnovu analize nivoa faktora, koja pruža pregled o najvišim i najmanjim postignutim vrednostima.

Zbirom proizvoda težine faktora i njihovog bodovnog vrednovanja, dobija se vrednost koju nazivamo sintetički pokazatelj tehnološkog procesa, koji je rezultat ocenjivanja. Ovaj pokazatelj jednoznačno određuje varijantu tehnološkog procesa kojoj treba dati prednost.

Metoda vrednovanja tehnoloških procesa, bazirana na upoređenju odabranih faktora i njena aplikacija pomoću metode odlučivanja, doprinela je kod mnogih ispitivanja i dala pozitivne rezultate. Najznačajniji parcijalni zadatak vrednovanja je grupisanje potrebnih informacija o pojedinim faktorima, na nivou kod kojeg upoređenjem ovih faktora, isti dobijaju na značaju. Ukoliko su ovi podaci na raspolaganju, odlučivanje vrši grupa eksperata, da li pojedinačno ili timskim pristupom - ali u kratkom vremenskom intervalu, maksimalno nekoliko desetina radnih časova.

Primer - Vrednovanje tehnološkog procesa sa gledišta malootpadne tehnologije:

Pretpostavimo, da se za rešenje specifičnog tehnološkog problema nude tri različite tehnološke varijante - A, B i C. Zadatak je oceniti tehnološke procese sa aspekta malootpadne tehnologije.

Osnovno sredstvo za vrednovanje tehnoloških procesa, sa gledišta uticaja na životnu sredinu, je vrednovanje indikatora tj. fizičkih, hemijskih, bioloških i drugih karakteristika, kojima se izražava delovanje proizvodnje na životnu sredinu.

U prvom koraku se iz skupa od 17 indikatora (tabela 3.12) zbog pojednostavljenja rešenja odabralo sledećih 9 indikatora (kod praktične aplikacije neophodno je zadržati princip minimalnog programa i računati najmanje sa 17 indikatora):

1. iskorišćenje procesa

2. nastale sekunadrne sirovine

3. investicioni troškovi

4. produktivnost


139

5. zagađenje vazduha proizvodnjom

6. zagađenje vode proizvodnjom

7. produkcija čvrstih otpada

8. uticaj proizvoda na životnu sredinu

9. socijalni uticaji

U drugom koraku vrednovanja parametri se hijerarhiziraju pomoću metode delimičnog parnog upoređenja. Fulerov trougao rezultujućeg vrednovanja je na slici 3.41 sa naznakom značajnijeg parametra sa vrednovanog para (naznaka kružićem) ili u nedostatku informacija za navedenu odluku (označeni sa pravougaonikom).

1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 2 2 2 2 2 2 3 4 5 6 7 8 9 3 3 3 3 3 3 4 5 6 7 8 9 4 4 4 4 4 5 6 7 8 9 5 5 5 5 6 7 8 9 6 6 6 7 8 9 7 7 8 9 8 9

Slika 3.41: Fulerov trougao hijerarhizacije parametara

Zbog pojednostavljenja se ne navode prateći statistički testovi za overu slaganja pogleda eksperata koji omogućuju daljnju objektivizaciju postupaka.

U tabeli 3.16 navodi se redosled značaja indikatora, sastavljen na osnovu brojnosti izražaja težine indikatora date vrednovanjem prema Fulerovom trouglu.


140

U trećem koraku vrednovanja (sa aspekta vremenskog gledišta ga možemo realizovati odmah nakon izbora parametara a njegov završetak je ponekad vremenski dugotrajan), parametri su ocenjeni u zavisnosti od toga kakav je njihov svetski nivo u predlaganim tehnološkim varijantama.

Broj indikatora Težina indikatora Redosled indikatora prema težini Težina indikatora

1 3.5 5 7.5 2 0.5 3 5.5 3 5.5 8 5.5 4 4 6 5.5 5 7.5 4 4.0 6 5.5 1 3.5 7 1.5 9 2.5 8 5.5 7 1.5 9 2.5 2 0.5

36289

2)1n(n

=⋅

=− 36

Tabela 3.16: Hijerarhizacija indikatora Za pojedine nivoe uzeti su sledeći bodovi:

Odličan nivo 4 boda

Dobar nivo 3 boda

Presečan nivo 2 boda

Prihvatljiv nivo 1 bod

Neprihvatljiv nivo 0 bodova

Vrednovanje nivoa indikatora prema tehnološkim varijnatama dato je u tabeli 3.17.

Broj indikatora Varijanta A Varijanta B Varijanta C 1 4 3 3 2 2 0 4 3 4 3 3 4 0 1 4 5 1 2 4 6 0 0 4 7 2 0 4 8 4 4 4 9 1 0 4

Tabela 3.17: Vrednovanje indikatora prema tehnološkim varijantama


141

Kod četvrtog, poslednjeg, koraka vrednovanja varijanti tehnološkog procesa sa gledišta malootpadne tehnologije izračuna se sintetički pokazatelj malootpadnosti tehnološkog procesa.

Primer vrednovanja tehnološkog procesa je dat u tabeli 3.18. Varijanta sa najvećom vrednošću pokazatelja predstavlja najbolje rešenje sa gledišta malootpadne tehnologije.

Proizvodi težine i bodovnog vrednovanja Broj indikatora

Težina indikatora Varijanta A Varijanta B Varijanta C

1 3.5 14.0 10.5 10.5 2 0.5 1.0 0 2.0 3 5.5 22.0 16.5 16.5 4 4.0 0 4.0 16.0 5 7.5 7.5 15.0 30.0 6 5.5 0 0 22.0 7 1.5 3.0 0 6.0 8 5.5 22.0 22.0 22.0 9 2.5 2.5 0 10.0

Sintetički pokazatelj 72.0 68.0 135.0

Tabela 3.18: Primer vrednovanja tehnološkog procesa


142

Documents

Poglavlje_3