Характеристика энергозатрат при различных видах трудовой деятельности. Энергетические затраты при различных формах деятельности

Основные формы деятельности человека и их классификация

Характер и организация трудовой деятельности оказывают существенное влияние на изменения функционального состояния организма человека. Форма трудовой деятельности делятся на физический и умственный труд.

Физический труд характеризуется в первую очередь повышенной нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и его функциональные системы (сердечно-сосудистую, нервно-мышечную, дыхательную и др.), обеспечивающие его деятельность. Физический труд развивая мышечную систему и стимулируя обменные процессы в то же время имеет ряд отрицательных последствий, прежде всего это социальная неэффективность физического труда связанная с низкой его производительностью, необходимости высокого напряжения физических сил и потребностью в длительном (до 50% рабочего времени) отдыхе.

Умственный труд - объединяет работы связанные с приемом и переработкой информации, требующие преимущественно напряжения сенсорного аппарата, внимания, памяти, а также активизации процессов мышления, эмоциональной сферы для данного вида труда характерно гипокинезия, т.е. значительное снижение двигательной активности человека, но приводящее к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Гипокинезия является одним из условий формирования сердечно-сосудистой патологии у лиц умственного труда. Длительная умственная нагрузка оказывает угнетающее влияние на психическую деятельность: ухудшаются функции внимания (объем, концентрация, переключение), памяти (кратковременной и долговременной), восприятия (появляется большое число ошибок).

В соответствии с существующей физиологической классификацией трудовой деятельности различают:

Формы труда, требующие значительной мышечной активности;

Механизированные формы труда;

Формы труда связанные с автоматическим, полуавтоматическим производством;

Групповые формы труда конвейерные;

Формы труда связанные с дистанционным управлением;

Формы интеллектуального или умственного труда.

Формы труда требующие значительной мышечной активности имеют место при отсутствии механизации, эти работы характерны повышенными энергозатратами.

Особенностью механизированных форм труда являются изменения характера мышечных нагрузок и усложнения программы действий. В условиях механизированного производства наблюдается уменьшение объема мышечной деятельности, в работу вовлекаются мелкие мышцы конечностей, которые должны обеспечить большую скорость и точность движений, необходимых для управления механизмами. Однообразие простых и большей частью локальных действий, однообразие и малый объем воспринимаемой в процессе труда информации приводит к монотонности труда. При этом снижается возбудимость анализаторов, рассеивается внимание, снижается скорость реакций быстро наступает утомление.

При полуавтоматическом производстве человек выключается с процесса не посредственной обработки предмета труда, которые целиком выполняют механизм. Характерные черты этого вида работ монотонность повышенный темп и ритм работы, утрата творческого начала.

Конвейерная форма труда определяется дроблением процесса труда на операции, заданным ритмом строгой последовательностью выполнение операций, автоматической подачей деталей каждому рабочему месту с помощью конвейера. При этом, чем меньше интервал времени, затрачиваемый работающими на операцию, тем монотонней работа, тем упрощенней ее содержание, что приводит к преждевременной усталости и быстрому нервному истощению.

При формах труда связанными с дистанционным управлением производственным процессом и механизмами человек включен в систему управления как необходимое оперативное звено. В случаях когда пульт управления требует частых активных действий человека, внимание работника получает разрядку в многочисленных движениях. В случаях редких активных действий работник находится в состоянии готовности и действия, его реакции малочисленно.

Формы интеллектуального труда подразделяются на операторские, управленческие, творческие, труд медицинских работников, труд преподавателей, учащихся, студентов. Эти виды различаются организацией трудового процесса, равномерностью нагрузки и степенью эмоционального напряжения.

Работа оператора отличаются большой ответственностью и высоким нервно-эмоциональным напряжением. Например. труд авиадиспетчера характеризуется переработкой большого объема информации за короткое время и повышенной нервно-эмоциональной напряженностью. Труд руководителей учреждений, предприятий (управленческий труд) определяется чрезмерным объемом информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышенной личной ответственностью за принятые решения, периодическим возникновением конфликтных ситуаций.

Труд преподавателей и медицинских работников отличается постоянными контактами с людьми, повышенной ответственностью, часто дефицитом времени и информации для принятия правильного решения, что обуславливает степень нервно-эмоционального напряжения. Труд учащихся и студентов характеризуется напряжением основных психических функций, таких как память, внимание, восприятие; наличием стрессовых ситуаций (экзамены, зачеты).

Наиболее сложная форма трудовой деятельности, требующая значительного объема памяти, напряжения внимания, - это творческий труд. Труд научных работников, конструкторов, писателей, композиторов, художников, архитекторов приводит к значительному повышению нервно-эмоционального напряжения. При таком напряжении, связанном с умственной деятельностью, можно наблюдать тахикардию, повышение кровяного давления, изменение ЭКГ, увеличение легочной вентиляции и потребление кислорода, повышение температуры тела человека и другие изменения со стороны вегетативных функций.

Энергетические затраты человека зависят от интенсивности мышечной работы, информационной насыщенности труда, степени эмоционального напряжения и других условий (температуры, влажности, скорости движения воздуха и др.).

Суточная затрата энергии для лиц умственного труда (инженеров, врачей, педагогов и др.) составляет 10,5…11,7 МДж, для работников механизированного труда и сферы обслуживания (медсестер, продавщиц, рабочих, обслуживающих автоматы) - 11,3…12,5 МДж, для работников выполняющих работу средней тяжести (станочников, шахтеров, хирургов, литейщиков, сельскохозяйственных рабочих и др.) - 12,5…15,5 МДж, для работников выполняющих тяжелую физическую работу (горнорабочих, металлургов, лесорубов, грузчиков) - 16,3…18 МДж.

Затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. При рабочей позе сидя затраты энергии повышаются на 5-10% от уровня основного обмена, при работе стоя на 10-25%, при вынужденной не удобной позе 40-50%. Интенсивная интеллектуальная работа требует потребности мозга в энергии 15-20% общего обмена в организме (масса мозга составляет 2% массы тела). Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоционального напряжения. Так при чтении в слух расход энергии повышается на 48%, при выступлении с публичной лекцией на 94%, у операторов ЭВМ на 60-100%.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС - разница между количеством энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом .

Рабочий обмен - это затрата энергии для выполнения внешней работы. Общая потребность в энергии при умственном труде равна 2500 - 3200 ккал (10 475 - 13 410 кДж), при механизированном труде или легкой немеханизированной работе - 3200 - 3500 ккал (13 410 - 14 665 кДж), при частично механизированном труде или немеханизированном труде умеренной тяжести. 3500 - 4500 ккал (14 665 - 18 855 кДж), при тяжелом немеханизированном физическом труде - 4500 - 5000 ккал.

Обмен энергии при физическом труде

Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энерготрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.

При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.

Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.

Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена. По этому принципу все мужское население разделено на 5 групп (табл. 10.5)

Значительные различия энергетической потребности в группах зависят от пола (у мужчин больше), возраста (снижаются после 40 лет), степени активности отдыха и уровня коммунального обслуживания.

В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 8373-9211 кДж (2000-2200 ккал).

Обмен энергии при умственном труде

При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом.

Трудные математические вычисления, работа с книгой и другие- формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают ничтожное (2-3 %) повышение затраты энергии по сравнению с полным покоем. Однако в большинстве случаев различные виды умственного труда сопровождаются мышечной деятельностью, в особенности при эмоциональном возбуждении работающего (лектор, артист, писатель, оратор и т.д.), поэтому и энерготраты могут быть относительно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11-19 %.

Уровень энергозатрат человека при различных формах деятельности служит критерием тяжести и напряженности выполняемой работы, имеет большое значение для оптимизации условий труда и его рациональной организации. Уровень энергозатрат определяют методом полного газового анализа, при этом учитывается объем потребления кислорода и выделенного углекислого газа. С увеличением тяжести труда значительно возрастают потребление кислорода и количество расходуемой энергии.

Тяжесть и напряженность труда характеризуются степенью функционального напряжения организма. Оно может быть энергетическим, зависящим от мощности работы (при физическом труде), и эмоциональным (при умственном труде), когда имеет место информационная перегрузка.

Физический труд характеризуется большой нагрузкой на организм, требующей преимущественно мышечных усилий и соответствующего энергетического обеспечения, а также оказывает влияние на функциональные системы (сердечно-сосудистую, нервно-мышечную, дыхательную и др.), стимулирует обменные процессы. Основным его показателем является тяжесть. Энергозатраты при физическом труде в зависимости от тяжести работы составляют 4000–6000 ккал в сутки, а при механизированной форме труда энергетические затраты составляют 3000–4000 ккал.

Умственный труд объединяет работы, связанные с приемом и передачей информации, требующие активизации процессов мышления, внимания, памяти. Данный вид труда характеризуется значительным снижением двигательной активности. Основным показателем умственного труда является напряженность, отражающая нагрузку на центральную нервную систему. Энергозатраты при умственном труде составляют 2500–3000 ккал в сутки. Но затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. Так, при рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5-10 % уровень основного обмена; стоя – на 10–25 %, при вынужденной неудобной позе – на 40–50 %. При интенсивной интеллектуальной работе потребность мозга в энергии составляет 15–20 % общего обмена в организме.

Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Суточный расход энергии при умственном труде повышается на 48 % при чтении вслух сидя, на 90 % – при чтении лекций, на 90-100 % – у операторов ЭВМ. Кроме того, мозг склонен к инерции, так как после прекращения работы мыслительный процесс продолжается, что приводит к большему утомлению и истощению ЦНС, чем при физическом труде.

Тяжесть и напряженность труда. Статические и динамические нагрузки. Монотонность труда.

Тяжесть труда является количественной характеристикой физического труда.

Напряженность труда - количественная характеристика умственного труда. Она определяется величиной информационной нагрузки.

На производстве (в соответствии с гигиенической классификацией труда Р.2.2.013- 94) различают четыре уровня воздействия факторов условий труда на человека:

1. комфортные условия труда обеспечивают оптимальную динамику работоспособности человека и сохранение его здоровья;

2. относительно дискомфортные условия труда при воздействии в течение определенного интервала времени обеспечивают заданную работоспособность и сохранение здоровья, но вызывают субъективные ощущения и функциональные изменения, не выходящие за пределы нормы;

3. экстремальные условия труда приводят к снижению работоспособности человека, не вызывают функциональные изменения, выводящие за пределы нормы, но не ведущие к патологическим изменениям;

4. сверхэкстремальные условия труда приводят к возникновению в организме человека патологических изменений и к потере трудоспособности.

Медико-физиологическая классификация тяжести и напряженности труда проводится на основании комплексной количественной оценки факторов условий труда, называемой интегральной величиной тяжести и напряженности труда.

К III категории относят работы, при которых вследствие не вполне благоприятных условий труда у людей формируются реакции, характерные для пограничного состояния организма (ухудшение некоторых показателей психофизиологического состояния к концу работы).

К V категории относят работы, при которых в результате воздействия весьма неблагоприятных условий труда у людей в конце рабочего периода формируются реакции, характерные для патологического функционального состояния организма.

Динамическая нагрузка - нагрузка, характеризующаяся быстрым изменением во времени её значения, направления или точки приложения и вызывающая в элементах конструкции значительные силы инерции. Динамические нагрузки испытывают детали машин ударного действия, таких, как прессы, молоты и т. д. Детали кривошипно-шатунных механизмов также испытывают во время работы значительные динамические нагрузки от изменения величины и направления скоростей, то есть наличия ускорений. К динамическим нагрузкам относят и ударные нагрузки. При проектировании частей конструкции, находящихся под действием ударной или вибрационной нагрузки от станов, двигателей, молотов и т.д., производят расчёт на действие динамической нагрузки. Для устранения динамических нагрузок их снижают или ограничивают, например, при помощи электропривода, тормозных устройств и других механизмов .

Статическая нагрузка - нагрузка, величина, направление и точка приложения которой изменяются во времени незначительно. При прочностных расчетах можно пренебречь влиянием сил инерции, обусловленных такой нагрузкой. Статической нагрузкой, например, является вес сооружения.

Монотонность – однообразное повторение рабочих операций. Опасность монотонности заключается в снижении внимания к процессу производства, быстрой утомляемости и снижении интереса к трудовому процессу, что влияет на безопасность труда в целом. Одной из форм, предрасполагающей к формированию монотонности, является автоматизм – деятельность, осуществляемая без непосредственного участия сознания. Он формируется в результате нескольких факторов: многолетнего опыта деятельности, рутинности работы, отсутствия вовлеченности в трудовой процесс, воображения и творческого подхода, физических перегрузок. Особое значение это имеет на сложных производствах или производствах с вредными условиями труда, где аккуратность и внимание имеют решающее значение. Монотонность сопровождается скукой, апатией к выполнению трудовой деятельности. Но нельзя точно определить, что выполнение именно этих действий является монотонным и скучным занятием. Каждый человек сам для себя определяет род своей деятельности и дает ей свою объективную оценку. К примеру, один сотрудник, работающий на конвейере, считает свою работу монотонной и скучной, а другой, наоборот, считает ее очень интересной. Многие люди, занимающиеся динамичной, активной работой, которую никак нельзя назвать монотонной, считают ее скучной, неинтересной.

В таких случаях многое зависит от мотивации.

Поэтому решающее значение имеет неукоснительное соблюдение техники безопасности труда, контроля за трудовым процессом и чередование периодов труда и отдыха (физ. минутки и прочие).

Уровень энергозатрат человека при различных формах деятельности служит критерием тяжести и напряженности выполняемой работы, имеет большое значение для оптимизации условий труда и его рациональной организации. Уровень энергозатрат определяют методом полного газового анализа, при этом учитывается объем потребления кислорода и выделенного углекислого газа. С увеличением тяжести труда значительно возрастают потребление кислорода и количество расходуемой энергии.

Тяжесть и напряженность труда характеризуются степенью функционального напряжения организма. Оно может быть энергетическим, зависящим от мощности работы (при физическом труде), и эмоциональным (при умственном труде), когда имеет место информационная перегрузка.

Физический труд характеризуется большой нагрузкой на организм, требующей преимущественно мышечных усилий и соответствующего энергетического обеспечения, а также оказывает влияние на функциональные системы (сердечно-сосудистую, нервно-мышечную, дыхательную и др.), стимулирует обменные процессы. Основным его показателем является тяжесть. Энергозатраты при физическом труде в зависимости от тяжести работы составляют 4000-6000 ккал в сутки, а при механизированной форме труда энергетические затраты составляют 3000-4000 ккал.

Умственный труд объединяет работы, связанные с приемом и передачей информации, требующие активизации процессов мышления, внимания, памяти. Данный вид труда характеризуется значительным снижением двигательной активности. Основным показателем умственного труда является напряженность, отражающая нагрузку на центральную нервную систему. Энергозатраты при умственном труде составляют 2500-3000 ккал в сутки. Но затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. Так, при рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5-10 % уровень основного обмена; стоя - на 10-25 %, при вынужденной неудобной позе - на 40-50 %. При интенсивной интеллектуальной работе потребность мозга в энергии составляет 15-20 % общего обмена в организме.

Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Суточный расход энергии при умственном труде повышается на 48 % при чтении вслух сидя, на 90 % - при чтении лекций, на 90-100 % - у операторов ЭВМ. Кроме того, мозг склонен к инерции, так как после прекращения работы мыслительный процесс продолжается, что приводит к большему утомлению и истощению ЦНС, чем при физическом труде.

Энергетическая ценность пищи

Все процессы проходящие в мире, требуют затрат энергии в различном виде, не исключением являются и процессы жизнедеятельности всего организма. Энергетическая ценность продуктов, или калорийность представляет собой сумму энергии, которая освобождается в организме человека из пищи в процессе ее переваривания. Она определяется в килокалориях или килоджоулях, которые рассчитываются на 100г.

Энергетические затраты состоят из регулируемых волей человека расходов энергии и нерегулируемых расходов энергии. К нерегулируемым видам энергетических затрат относится расход энергии на специфическое динамическое действие (СДД) и основной обмен. Уровень основного обмена для человека с массой тела 70 кг составляет в среднем 4,1868 кДж на 1 кг в час, или 7117,56 кДж/сут (1 ккал равна 4,1868 кДж). Величина основного обмена зависит от возраста и пола человека. Основной обмен у человека снижается с возрастом. У мужчин основной обмен выше на 5-10%, чем у женщин.

Благодаря приему пищи, которая обуславливает усиление окислительных процессов в организме, расход энергии у человека повышается. Основной обмен увеличивается при смешанном питании на 10-15% в сутки. Наибольшее повышение обмена (на 30-40%) вызывается приемом белков, при приеме жиров обмен возрастает на 4-14%, а при приеме углеводов на 4-7%.

Регулируемые затраты энергии определяются ее расходом при выполнении мышечной работы.

Расход энергии человека на проделанную работу в течение дня зависит от характера производственной деятельности, объема домашней работы, режима труда и отдыха, а так же от особенностей использования свободного от труда времени. Физическое напряжение сопровождается более значительным увеличением энерготрат по сравнению с умственной работой. Были проведены многочисленные исследования с привлечением больших контингентов испытуемых, в результате были определены средние величины энерготрат при различных видах физической и умственной деятельности. На основании проведенных исследований были составлены специальные таблицы расхода энергии при различных видах деятельности человека.

Для расчета энерготрат сначала нужно провести хронометраж суточной деятельности человека с четкой фиксированностью времени, которое расходуется на тот или иной вид работы. И затем используется таблица расхода энергии при различных видах деятельности.

Для определения потребности в основных пищевых веществах и энергии, необходима точность рекомендуемого уровня потребления энергии, при этом обязательно исключается возможность диспропорций между уровнями поступления энергии с пищей и ее расходом. Возможность возникновения такой диспропорции бывает связана с систематическим снижением энергоемкости трудовой деятельности и расхода энергии в быту, которые опережают изменения в сложившемся образе питания и являются причиной распространенной избыточности массы тела. Данные расчетов потребностей в энергии должны показать величины, которые нужны для поддержания желательной массы тела и обеспечения оптимального уровня социальной и физической активности, и, следовательно, здорового образа жизни.

В современной литературе представлены гигиенические нормативы суточных энергозатрат для лиц, имеющих различные профессии.

I группа – работники умственного труда . К ним относятся: руководители предприятий, педагоги, научные работники, медики (кроме хирургов), писатели, журналисты, работники печатной отрасли, студенты. Суточный расход энергии составляет для мужчин 2550-2800 ккал, для женщин 2200-2400 ккал, т. е. в среднем 40 ккал/кг массы тела.

II группа – работники легкого физического труда . К ним относятся: рабочие автоматизированных линий, швейники, ветеринары, агрономы, медсестры, продавцы промтоваров, инструкторы по физической культуре, тренеры. Суточный расход энергии составляет 3000-3200 ккал для мужчин и 2550-2700 ккал для женщин, т.е. в среднем 43 ккал/кг массы тела.

III группа – работники среднего по тяжести труда . К ним относятся: хирурги, водители, работники пищевой промышленности, работники водного транспорта, продавцы продовольственных товаров. Суточный расход энергии составляет 3200-3650 ккал для мужчин и 2600-2800 ккал для женщин, в среднем на 1 кг массы 46 ккал/кг массы тела.

IV группа – работники тяжелого физического труда . К ним относятся: строители, металлурги, механизаторы, сельхозрабочие, спортсмены. Суточный расход энергии составляет 3700-4250 ккал для мужчин и 3150-2900 ккал для женщины, в среднем 53 ккал/кг массы.

V группа – лица особо тяжелого физического труда . К ним относятся: сталевары, шахтеры, лесорубы, грузчики. Суточный расход энергии составляет 3900-4300 ккал для мужчин, в среднем 61 ккал/кг. Для женщин этот расход не нормируется.

Вышеперечисленные энергозатраты рассчитаны на мужчин (70 кг) и женщин (60 кг) среднего веса. В каждой вышеперечисленной группе необходимо соблюдать три возрастные категории: 18 – 29 лет, 30 – 39 лет и 40 – 59 лет. Для лиц 60 – 74 лет среднесуточный расход энергии составляет для мужчин 2300 ккал, для женщин — 2100 ккал. Для лиц старше 75 лет среднесуточный расход энергии составляет для мужчин 2000 ккал и для женщин — 1900 ккал. Для работающих лиц пенсионного возраста расход энергии увеличивается на 5-10%. Рекомендуемый среднесуточный энергорасход необходимо корректировать с поправкой на район проживания:
север – плюс 10-15%;
юг – минус 5%.

Кроме того, для определения энерготрат, согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, введен и используется объективный физиологический критерий, который определяет адекватное количество энергии для конкретных групп. Таким критерием стало соотношение общих энерготрат на все виды жизнедеятельности с величиной основного обмена, т.е. расходом энергии в состоянии покоя. Расход энергии в состоянии покоя зависит от пола, массы тела и возраста. Определяется величина коэффициента физической активности соотношением общих энерготрат с величиной основного обмена. Например: если энерготраты на все виды жизнедеятельности в два раза больше величины основного обмена для соответствующей группы по возрасту и полу, то это значит, что для данной группы коэффициент физической активности равен двум.

Используемые материалы:
Шилов В.Н., Мицьо В.П. «Здоровое питание»