2. OBCIĄŻENIE FIZYCZNE
W PROCESIE PRACY
2. OBCIĄŻENIE FIZYCZNE
W PROCESIE PRACY
2.1. Wysiłek fizyczny
Wysiłek fizyczny to każda czynność związana z pracą
mięśni szkieletowych, w których zachodzi większość
procesów metabolicznych naszego organizmu.
W zależności od rodzaju skurczów mięśni wyróżnia
się:
- wysiłki dynamiczne, w których mięśnie kurcząc się
zmieniają swoją długość i wykonują pracę w
znaczeniu fizycznym (skurcze izotoniczne),
- wysiłki statyczne, w których wzrasta napięcie
mięśni (skurcze izometryczne).
W warunkach naturalnych wysiłki mają charakter
mieszany, obejmujący fazę statyczną i dynamiczną
w czynności tej samej grupy mięśni.
2.2. Określenie wydatku
energetycznego
Człowiek energię czerpie z procesów
chemicznych zachodzących we
wnętrzu organizmu w wyniku
spalania
dostarczanych
produktów żywnościowych i
tlenu
.
Wytwarzana energia w komórkach
mięśniowych tylko w 20-25% jest
energią mechaniczną (i to w
przypadku obciążeń ekstremalnych),
pozostała część jest energią cieplną.
Podczas wysiłku energia uzyskiwana jest w fazie:
- początkowej - z glikogenu mięśniowego, głównie z metabolizmu:
- węglowodanów: glikogen mięśniowy, glukoza z osocza, glikogen z
wątroby, glukoza syntetyzowana na bieżąco w wątrobie z kwasu
mlekowego i inne.
- wolnych kwasów tłuszczowych (tkanka tłuszczowa),
- dalszej:
- glukoza z krwi,
- kwas mlekowy wytworzony w kurczących się mięśniach jako substrat
może być zużywany przez mięśnie szkieletowe, mięsień serca i do
syntezy glukozy w wątrobie,
- bardzo dalekiej - przy długotrwałych wysiłkach, występuje tzw. dług
tlenowy.
Dług tlenowy - czasowy deficyt tlenu w organizmie, powstający
wówczas, gdy zapotrzebowanie na energię przekracza wydajność
tlenowych procesów metabolicznych albo, gdy jest uniemożliwiony
dopływ tlenu z otoczenia.
U człowieka dług tlenowy powstaje zazwyczaj podczas krótkotrwałych
intensywnych wysiłków fizycznych (np. w zawodach sportowych, jak biegi
krótkodystansowe, skoki lub podnoszenie ciężarów). Wtedy organizm
zużywa tlen zawarty w powietrzu wypełniającym pęcherzyki płucne,
rozpuszczony w płynach ustrojowych oraz związany z hemoglobiną krwi i
mioglobiną mięśni, a także wykorzystuje beztlenowe źródła energii, takie
jak rozpad kwasu adenozynotrifosforowego (ATP) na kwas
adenozynomonofosforowy (AMP) i fosfokreatyny na kreatynę oraz
beztlenową glikolizę, w toku, której z glukozy i glikogenu mięśni powstaje
kwas mlekowy.
Po zakończeniu wysiłku organizm „spłaca” zaciągnięty dług tlenowy,
zużywając dodatkowo ponad 10 l tlenu na odtworzenie zużytych rezerw
tlenowych, na resyntezę ATP i fosfokreatyny oraz na konwersję kwasu
mlekowego w glukozę i glikogen.
U zwierząt nurkujących dług tlenowy powstaje także podczas nurkowania.
Zwierzęta korzystające z beztlenowych źródeł energii usuwają
gromadzący się w ich organizmie kwas mlekowy do otoczenia, dlatego nie
zaciągają długu tlenowego.
Oprócz rodzaju wysiłku, także jego intensywność, czas trwania czy
warunki zewnętrzne, takie jak temperatura czy wilgotność powietrza, w
których jest wykonywany, wpływają na przebieg adaptacji organizmu do
zwiększonego obciążenia fizycznego.
Procesy te zależą także w dużej mierze od sprawności różnych
mechanizmów regulacyjnych oraz od uwarunkowań genetycznych. Te
ostatnie czynniki wpływają nie tylko na możliwości adaptacyjne do
aktualnie wykonywanego wysiłku, ale także decydują o możliwościach
poprawienia sprawności i wydolności fizycznej w wyniku regularnego
treningu.
2.3. Wysiłek a płeć
W zależności od płci różnie jest czerpana energia:
- u mężczyzn, którzy preferują wysiłki krótkie o dużej intensywności - z
glikogenu mięśniowego, a potem z wątroby,
- u kobiet, które preferują wysiłki długotrwałe ale o mniejszej
intensywności, występuje duży udział wolnych kwasów tłuszczowych i
glukozy z krwi.
Wysiłek o dużej intensywności mobilizuje zasoby energii tkanki
tłuszczowej w mniejszym stopniu niż zwykle wysiłek łagodniejszy ze
względu na:
- zwiększenie stężenia kwasu mlekowego we krwi,
- zmniejszone uwalnianie wolnych kwasów tłuszczowych i trój-
glicerydów.
2.4. Miara wysiłku
fizycznego (WE)
Miarą wysiłku fizycznego są wskaźniki fizjologiczne, gdyż WE jest do
nich proporcjonalny.
Są to:
- ilość zużywanego tlenu (O
2
),
- częstość skurczu serca,
- ciśnienie krwi,
- temperatura ciała i skóry.
Można zatem oprzeć się na wentylacji minutowej płuc: ilości wdychanego
powietrza (zużycie w trakcie pracy i maksymalne zapotrzebowanie
organizmu na O
2
), ilości wydalanego dwutlenku węgla (CO
2
).
Badania WE wykonuje się jedynie dla wysiłku fizycznego typu
dynamicznego.
W tym celu można stosować jedną z trzech metod:
1) - tabelaryczno-chronometrażową można stosować dla każdych
warunków pracy, gdyż nie pociąga ona za sobą konieczności użycia
jakiejkolwiek aparatury, nie ma zatem wpływu na przebieg czynności
wykonywanych przez pracownika. Jest jednak mało dokładna, zależy w
dużym stopniu od subiektywizmu pracownika, nie uwzględnia jego
podstawowej przemiany materii (PPM).
2) - gazometryczną należy stosować dla prac mało ruchliwych o stałym,
niezbyt dużym wysiłku, gdyż pracownik obarczony jest ciężarem
aparatury.
3) - telemetryczną powinno się stosować przy pracach ruchliwych,
niecyklicznych.
2.4.1. Metoda tabelaryczno-
chronometrażowa
Metoda tabelaryczno-chronometrażowa polega na:
- wyodrębnieniu czynności elementarnych,
- posegregowaniu ich wg określeń zawartych w tabelach
(opracowanych przez fizjologów), w których określono wartości
jednostkowego WE, właściwe dla czynności składowych całego procesu
ruchowego,
- przeprowadzeniu dokładnego chronometrażu czasu czynności
wykonywanych przez pracownika,
- wyliczeniu łącznej wartości WE przypadającej na zmianę roboczą,
- skonfrontowaniu wyniku z wartościami przypisanymi dla danej
kategorii
stopnia ciężkości
pracy oraz dokonanie
zakwalifikowania
badanego typu obciążenia
.
2.4.2. Metoda gazometryczna
Metoda gazometryczna oparta jest na pomiarach wskaźników wymiany
gazowej, jaka zachodzi w procesie pracy między człowiekiem a
otoczeniem.
Przy jej pomocy określa się ilość O
2
lub CO
2
, pobieranego, czy wydalanego
z powietrzem.
Przy pomocy tej metody można określić wartość:
- tlenu pobieranego dla wykonywania konkretnych czynności,
- maksymalnego poboru tlenu dla danego osobnika w dniu pomiaru.
Ilość O
2
, jaką człowiek jest zdolny przyjąć zależna jest m.in. od: jego stanu
fizycznego, stopnia wytrenowania i przystosowania do pracy. Uzyskane
wyniki badań konfrontuje się z wartościami przyjętymi dla danego
stopnia ciężkości pracy
.
Występuje także możliwość dokonania oceny
wydolności organizmu
.
Badania gazometryczne można wykonywać sposobem pośrednim i
bezpośrednim, stosując specjalistyczną aparaturę, którą pracownik winien
nosić w trakcie wykonywania czynności roboczych.
2.4.3. Metoda telemetryczna
Metoda telemetryczna oparta jest na proporcjonalności skurczów
serca do WE.
Możliwość zapisywania ich na taśmie EKG, czy magnetofonowej
zwiększa jej wierność interpretacji.
Na podstawie wartości częstotliwości skurczów serca oblicza się WE, w
czym pomocne są odpowiednie tablice.
Dla prac przekraczających fizyczne możliwości człowieka należy dodatkowo
wykonywać pomiar
czasu restytucji t
r
, czyli czasu powrotu parametrów
fizjologicznych do stanu wyjściowego.
Na podstawie tej metody można również określić
stopień uciążliwości i
ciężkości pracy
, odnosząc wyniki do wartości granicznych.
M – koszt energetyczny pracy mierzony w watach, HR – częstość skurczów serca.
= � -
4
225
M
HR
2.5. Wydolność fizyczna
organizmu
Na podstawie uzyskanych wartości z każdej z ww. metod można określić:
- wydolność organizmu,
- stopień wytrenowania,
- stopień ciężkości pracy.
Ogólna wydolność fizyczna jest to zdolność organizmu do ciężkiej i
długotrwałej pracy bez głębszych zmian w środowisku wewnętrznym
(homeostazy).
Czynnikami decydującymi o wydolności fizycznej człowieka są:
- energetyka wysiłku (metabolizm tlenowy i beztlenowy),
- koordynacja nerwowo-mięśniowa rożnych grup mięśniowych,
- termoregulacja ustroju,
- czynniki psychologiczne (motywacja, subiektywna tolerancja zmian
wywołanych zmęczeniem),
- czynniki charakterologiczne i zdrowotne.
Miarą wydolności fizycznej organizmu jest maksymalna ilość
pobieranego tlenu VO
2
max.
2.6. Ocena obciążenia
statycznego
Ocena
obciążenia statycznego
oparta jest na znajomości takich
czynników jak:
- rodzaju przyjętej postawy ciała w trakcie wykonywanych czynności,
- stopnia wymuszenia zajmowanej pozycji i pochylenia ciała,
- możliwości zmiany przyjętej pozycji ciała,
- położenia kończyn i ich czynności ruchowych,
- chronometrażu czasu pracy pracownika.
Do oceny przyjąć należy pozycję ciała o największym obciążeniu
statycznym, jeżeli utrzymywana jest w czasie dłuższym od 3
godz./zmianę roboczą.
Ocenę wykonuje się wg 3 stopniowej skali: małe, średnie lub duże,
uwzględniając równocześnie wartość WE oraz monotypowość ruchów.
2.7. Ocena monotypowości
ruchów roboczych
W tym celu stosuje się metodę szacunkową. Ponieważ w tego typu pracy
biorą udział jedynie niektóre grupy mięśni, występuje więc stan
miejscowego zmęczenia, dając efekt uciążliwości pracy.
W analizie brane są pod uwagę:
- stopień ograniczenia ruchowego,
- liczba powtórzeń,
- wielkość rozwijanych sił przez mięśnie będące w trakcie pracy.
Ocenę tę przedstawia się również w 3 stopniowej skali.
Zaleca się podwyższyć o 1 klasę stopień ciężkości wykonywanej pracy
jeżeli:
- ponad 75% wysiłku przypada na czynności, które wymagają WE>5
kcal/min,
- ponad 50% wysiłku przypada na czynności, które wymagają WE>8
kcal/min,
- temperatura efektywna TE > 30
o
C.
2.8. Granica obciążenia pracą
Uznaje się, że granica trwałej wydajności pracy jest osiągana wówczas,
kiedy przeciętna wartość tętna jest o 30 uderzeń/min większa niż dla
stanu spoczynkowego.
Serce człowieka znajdującego się w spoczynku
uderza około 70 razy na minutę. Ale gdy
zaczyna on pracować, serce natychmiast
przyspiesza, posłuszne wezwaniu: więcej krwi,
więcej tlenu, więcej produktów energetycznych.
W krańcowych przypadkach serce zwiększa
szybkość pracy blisko 3-krotnie.
Za dopuszczalną granicę obciążenia człowieka pracą przyjmuje się
wysiłek, przy którym, w trakcie pracy, tętno pracownika stabilizuje się,
a okres restytucji po całkowitym zakończeniu wysiłku nie przekracza 15
min.
2.9. Zasady stosowania
przerw
Suma wszystkich przerw powinna być równa lub nieco mniejsza
od 15% całego czasu pracy (t
p
), a w przypadku prac ciężkich <
20-30% t
p
.
W zależności od ilości wprowadzonych przerw, miejsce ich umieszczenia
w czasie pracy nie jest bez znaczenia, zaleca się w przypadku
występowania:
- tylko 1 przerwy - umieścić ją pomiędzy 1/3 a 1/2 t
p
,
- 2 przerw - umieścić je tak, by dzieliły t
p
na 3 części, a czas trwania
drugiej powinien być dłuższy niż pierwszej.
W przypadku ciężkich prac fizycznych ilość ich powinna być większa.
Należy dążyć do stosowania przerw częstych, chociaż krótkich, gdyż
efekt wypoczynku jest największy w początkowej fazie jego trwania
(zależność logarytmiczna).
2.10. Zasady prawidłowej
organizacji pracy
Okres przerwy pomiędzy zmianami roboczymi powinien
wynosić przynajmniej 16 godz.
Zastosowanie rytmizacji pracy pozwoli na zapewnienie mniejszego
zużycia energii własnej pracownika, a co za tym idzie - spadek
zmęczenia i wzrost efektywności pracy.
Możliwość wykluczenia użycia wzroku przez pracownika spowoduje
spadek wysiłku psychicznego oraz szybsze wykonywanie ruchów.