W tym artykule skupimy się na pokazaniu konkretnych przykładów zagrożeń, które powoduje elektryczność statyczna. Jest ona bowiem jednym z potencjalnych źródeł zapłonu atmosfer wybuchowych podczas procesów technologicznych. Co za tym idzie, jest poważnym zagrożeniem, przed którym należy chronić swój zakład i pracowników.
Elektrostatyka przyczyną wybuchów w zakładach przemysłowych
Historia zna wiele przypadków, w których źródłem pożaru lub wybuchu w warunkach przemysłowych było wyładowanie elektrostatyczne. Często w literaturze przytaczany jest np. wybuch w londyńskim młynie, do którego doszło w 1965 roku. W wyniku eksplozji kompletnemu zniszczeniu uległ solidny, murowany budynek, zginęły 4 osoby, a 31 zostało rannych. Nie oznacza to jednak, że od tamtej pory nie było innych poważnych incydentów.
Do najgłośniejszych katastrof wywołanych elektrostatycznością należy wybuch w zbiorniku magazynowym firmy Barton Solvents (octan etylu). W efekcie wyładowania i wybuchu rannych zostało 12 osób, w tym jeden strażak. Ponadto całkowitemu zniszczeniu uległa farma zbiorników magazynowych, a 6 tys. mieszkańców pobliskiej wioski musiało zostać ewakuowanych.
Z kolei w samej Japonii, gdzie technologia jest na bardzo wysokim poziomie, tylko w ostatnich 50 latach odnotowano co najmniej 153 wybuchy i/lub pożary spowodowane elektrostatyką – tj. ponad trzy wypadki tego typu rocznie.
Również w Polsce dochodzi do takich zdarzeń. Przykładowo w grudniu 2014 roku głośno było o pożarze w jednej z fabryk produkującej wyroby z tworzyw sztucznych. Według straży pożarnej przyczyną było wyładowanie elektrostatyczne. Straty oszacowano na ponad 100 mln złotych.
Eliminacja ładunków elektrostatycznych
Zagrożenia dla stałych elementów instalacji związane z elektrostatyką, są stosunkowo łatwe do eliminacji. Metody zabezpieczania i stałego uziemiania dużych i nieruchomych elementów są powszechnie znane i stosowane. Trudności pojawiają się jednak przy pracy z urządzeniami mobilnymi, takimi jak mobilne stalowe zbiorniki, mieszalniki czy pojemniki IBC, które wymagają zastosowania oddzielnych rozwiązań, aby uniknąć elektryzowania i w konsekwencji wyładowań. Aby bezpiecznie wyeliminować ładunki elektrostatyczne, konieczne jest użycie specjalistycznych systemów, które tymczasowo łączą urządzenia z uziemieniem, co skutecznie zapobiega ryzyku zapłonu w środowisku zagrożonym wybuchem.
Elektrostatyka w przypadku produktów o szczególnie dużym zagrożeniu wybuchem
Kiedy istnieje szczególnie duże zagrożenie wyładowania i wybuchu, lub gdy wymaga tego prawo, należy stosować uziemienia z tzw. systemem monitorującym. Pierwsza sytuacja ma miejsce np. gdy minimalna energia zapłonu danego produktu jest bardzo niska, a częstotliwość procesów z wykorzystaniem mobilnych elementów instalacji jest wysoka. Prawo natomiast wymaga kontroli uziemienia np. w przypadku cystern przewożących substancje palne.
Systemy tego typu w zależności od tego, jak bardzo są zaawansowane technicznie, mogą weryfikować:
- czy klamra uziemiająca skutecznie przebiła się przez zanieczyszczenia z innych produktów i warstwy izolujące na danym elemencie,
- czy klamra oraz przewód odprowadzający ładunki elektrostatyczne do bednarki i dalej do ziemi zapewniają rezystancję poniżej 10 omów, co jest
- równoznaczne z weryfikacją, czy system prawidłowo eliminuje ładunki elektrostatyczne,
- czy system został podpięty do cysterny drogowej w sposób zapewniający odprowadzenie ładunków z jej konstrukcji.
Metody eliminacji ładunków elektrostatycznych: zaciski / kable / szpule
Elektryczność statyczna jest zagrożeniem niewidzialnym. W związku z tym kluczowe dla bezpieczeństwa i eliminacji ryzyka wyładowania są procesy wymagające podłączania i odłączania uziemienia. Często wykonuje się je setki, a nawet tysiące razy. Niezwykle istotne jest więc, aby w każdym przypadku uzyskiwany był pewny styk uziemiający. W tym celu stosuje się klamry uziemiające, a dokładniej mówiąc, komplety zacisków połączonych ze sobą spiralnym przewodem. Są one podłączane do wyznaczonych punktów uziemiających i stanowią sprawdzoną i szeroko przyjętą metodę eliminacji ładunków elektrostatycznych na ruchomych obiektach znajdujących się w zakładach przemysłowych.
Osoby obsługujące procesy w obszarach zagrożenia powinny korzystać z certyfikowanych klamer uziemiających. Stanowi to dodatkowe zabezpieczenie i gwarantuje, że klamra zadziała zgodnie z jej przeznaczeniem, tj. skutecznie i bezpiecznie odprowadzi ładunek elektrostatyczny.
Zaciski tylko certyfikowane!
Certyfikat ATEX gwarantuje, że klamry są wykonane z materiałów, które nie powodują iskrzenia mechanicznego, oraz że nie odepną się one od pojemnika pod wpływem szarpnięcia czy w wyniku drgań generowanych przez pracujący sprzęt. Certyfikowane klamry zapewniają najbardziej kompleksową i najwygodniejszą ochronę przed zagrożeniem zapłonem – ich konduktancja nie przekracza wartości 1 oma.
Szpule jako alternatywa
Alternatywą dla zacisków z przewodami są szpule do odprowadzania ładunku elektrostatycznego wykonane z metalu lub stali nierdzewnej, z samozwijalnym przewodem różnej długości. Rozwiązanie to zapewnia wygodę oraz niezawodne połączenie między szyną uziemiającą a pojemnikiem.
Ponieważ obie metody są tak samo skuteczne, wybór pomiędzy kablami spiralnymi a samozwijającymi się szpulami jest indywidualnym wyborem danego użytkownika.
Zaciski weryfikujące proces eliminacji ładunków elektrostatycznych
W sytuacjach, gdy chcemy uzyskać całkowitą pewność, że nasze uziemienie jest poprawne, zalecane jest stosowanie zacisków weryfikujących proces eliminacji ładunków elektrostatycznych (samotestujących), zasilanych z wewnętrznej baterii 9 V lub z sieci. Zaciski te wyposażone są w diodę LED oraz układ elektroniczny, który informuje operatora o poprawności uziemienia. Klamry tego rodzaju doskonale sprawdzają się tam, gdzie wymagany jest wyższy poziom bezpieczeństwa. Dodatkowo wyposażone są w ostre zęby zapewniające przebicie się zacisku przez warstwę rdzy, farby, kleju, żywic czy smarów.
Dwa warianty zacisków, które weryfikują proces eliminacji ładunków elektrostatycznych
Zaciski samotestujące występują w dwóch wariantach:
- jako system montowany na ścianie lub innej powierzchni,
- jako przenośny zestaw dwóch zacisków, z których jeden zapinany jest na uziemianym urządzeniu, a drugi do elementu odprowadzającego ładunki do ziemi (bednarka, uziemione urządzenie lub konstrukcja stalowa). Ten typ zacisków samotestujących może służyć również do mostkowania kilku urządzeń.
Elektrostatyka pod kontrolą
Innym rozwiązaniem, dzięki któremu możemy upewnić się, że uziemienie zostało wykonane prawidłowo, jest zaawansowany system kontroli uziemienia. W jego skład wchodzą: zacisk uziemiający, dwużyłowy przewód spiralny w osłonce hytrelowej oraz moduł monitorujący do montażu na ścianie, który dostępny jest w dwóch rodzajach obudowy – z tworzywa GRP lub stali nierdzewnej.
Moduł monitorujący wyposażony jest w zaawansowaną elektronikę oraz diody sygnalizujące operatorowi stan uziemienia. Ponadto rozwiązanie to posiada wbudowane styki bezpotencjałowe, które można zastosować np. do włączenia sygnału dźwiękowego lub do blokowania pompy w przypadku, gdy zostanie utracone skuteczne uziemienie (np. gdy dojdzie do zerwania klamry lub uszkodzenia przewodu).
Systemy kontroli uziemienia weryfikują również, czy zostały połączone z punktem uziemiającym (np. bednarką), który zapewnia odprowadzenie ładunków do ziemi.
Sposoby zasilania systemów kontroli uziemienia
Wyróżnić można system zasilany z sieci oraz zasilany bateryjnie. Pierwszy posiada uniwersalny zasilacz ER w obudowie GRP oraz opcjonalnie skrzynkę rozdzielczą, dzięki której możliwe jest rozdzielenie zasilania do maksymalnie dziesięciu jednostek. Drugi – zasilany bateryjnie – wyposażony jest w baterię litowo-magnezową 9 V. Jest on przydatny wtedy, gdy nie przewiduje się podłączenia zacisków do elementów instalacji na dłuższy czas. Jeżeli jednak wymagany jest ciągły monitoring, jak w przypadku magazynu beczek, gdzie produkt jest regularnie z nich pobierany, zaleca się stosowanie systemu zasilanego z sieci.
Eliminacja ładunków elektrostatycznych dla cystern drogowych
Istnieją również systemy kontroli uziemienia dedykowane dla cystern drogowych. Rozwiązania tego typu, poza wymienionymi wyżej funkcjami, weryfikują dodatkowo, czy klamra systemu została podpięta do cysterny w taki sposób, aby skutecznie usunąć ładunki elektryczne z jej konstrukcji.
W ostatnim czasie na rynek zostały wprowadzone systemy do montażu bezpośrednio na pojeździe (dotychczasowe rozwiązania były przeznaczone na stałe w obszarze instalacji).
Eliminacja ładunków elektrostatycznych w procesach produkcyjnych – podsumowanie
Wskazanie źródeł zagrożeń elektrostatycznych oraz ich kontrolowanie to ważne zadania spoczywające na barkach tych, którzy są odpowiedzialni za zapewnienie bezpieczeństwa pracownikom oraz za prawidłowy przebieg procesów technologicznych w zakładzie. Istnieje wiele przedsiębiorstw, w których wyładowania elektrostatyczne stanowią poważne zagrożenie, ale nawet w nich można kontrolować większość ryzykownych procesów. Konieczne jest jednak stosowanie się do powszechnie przyjętych zasad i norm w zakresie uziemiania i używania połączeń wyrównawczych.
Pobierz PDF: Jak przekonać zarząd do poprawy bezpieczeństwa wybuchowego?
Zdobądź argumenty, poznaj przykłady, wykorzystaj nasze dane do Twojej prezentacji.
- Poznaj przyczyny i skutki wybuchów w różnych branżach.
- Dowiedz się, jak do bezpieczeństwa podchodzą inne firmy oraz jak wygląda proces zabezpieczania instalacji krok po kroku.
- Sprawdź, dlaczego 80% zakładów przemysłowych w Polsce nie spełnia wymagań Dyrektywy ATEX
- Poznaj, dlaczego najdroższe nie zawsze znaczy najlepsze
- A na koniec zdobądź argumenty dla wciąż nieprzekonanych, w zależności od stanowiska, jakie zajmują.
