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.
Elektryczność statyczna – zagrożenia obowiązkowe do eliminacji – wymagania prawne
Obowiązek ten wynika wprost z Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. 2010 nr 109 poz. 719). Rozporządzenie te przenosi na polski grunt prawny unijną Dyrektywę ATEX 114.
Zgodnie z zapisem rozporządzenia zawartym w rozdz. 7 par. 35 ust. 8 instalacje i urządzenia techniczne oraz technologiczne, w których podczas użytkowania mogą wytwarzać się ładunki elektryczności statycznej o potencjale stanowiącym możliwe źródło zapłonu dla występujących w ich obrębie materiałów palnych, powinny być wyposażane w odpowiednie środki ochronne zgodnie z Polskimi Normami w zakresie ochrony przed elektrycznością statyczną.
Z kolei Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań, dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej (Dz.U. 2010 nr 138 poz. 931) przenosi na polski grunt prawny unijną Dyrektywę ATEX USER. W paragrafie 4 ust. 1 pkt 2 zobowiązuje pracodawcę do wykonania kompleksowej oceny ryzyka, w której uwzględni prawdopodobieństwo wystąpienia oraz uaktywnienia się źródeł zapłonu, w tym wyładowań elektrostatycznych. W dalszej części rozporządzenia znajduje się zapis wskazujący, by w działaniach zapobiegających zagrożeniu zapłonem uwzględniać ładunki elektrostatyczne przenoszone czy wytwarzane przez personel lub środowisko pracy.
Ogólne i szczegółowe wymagania w zakresie zasad organizacji i realizacji ochrony przed elektrycznością statyczną obiektów, instalacji i urządzeń technologicznych, ze szczególnym uwzględnieniem stref zagrożenia wybuchem, zawiera Polska Norma PN-E-05204:1994, ustanowiona w październiku 1994 r.
Elektryczność statyczna – przykłady materiałów i ich minimalnej energii zapłonu
Przy założeniu, że człowiek ma pojemność 200 pF (pikofaradów) w wyniku tzw. elektryzacji może naładować się elektrycznie do poziomu 30 kV. W efekcie istnieje możliwość wyładowania elektrostatycznego, którego energia osiągnie wartość 90 mJ. Jak wynika z poniższej tabeli, taka energia wystarczy, by spowodować zapłon oparów cieczy lub pyłu (tab. 1).
Opar cieczy | MIE (mJ) | Chmura proszku | MIE (mJ) |
|---|---|---|---|
Propanol | 0,65 | Mąka pszenna | 50 |
Octan etylu | 0,46 | Cukier | 30 |
Metan | 0,28 | Aluminium | 10 |
Heksan | 0,24 | Żywica epoksydowa | 9 |
Metanol | 0,14 | Cyrkon | 5 |
Dwusiarczek węgla | 0,01 | Niektóre półwyroby farmaceutyczne | 1 |
Tab. 1. Elektrycznosć statyczna – przykłady materiałów pylących lub tworzących opary i ich Minimalnej energii zapłonu (MEZ). Źródło danych: UK IChemE.
Jeszcze większe zagrożenie stanowi autocysterna, która przy pojemności 5000 pF może spowodować wyładowanie elektrostatyczne nawet do 2250 mJ. To czy dojdzie do zapłonu w dużej mierze zależy od tego, czy energia wyładowania elektrostatycznego przekroczy minimalną energię zapłonu atmosfery wybuchowej (MEZ). Należy jednak podkreślić, że MEZ dla par cieczy jest bardzo niska i w zdecydowanej większości przypadków nie przekracza 1 mJ.
Niewiedza i bagatelizowanie zagrożeń związanych z elektrycznością statyczną prowadzi do tragicznych skutków
Według globalnych statystyk nt. wybuchów w przemyśle (statystyki uwzględniają ponad 2000 wybuchów)1 wyładowania elektrostatyczne stanowią 6% źródeł zapłonu atmosfer wybuchowych. W tym miejscu należy jednak rozgraniczyć to na poszczególne branże – przykładowo w produkcji farb i lakierów odsetek ten może być nawet kilkukrotnie wyższy niż w przemyśle spożywczym.
Jeszcze jakiś czas temu znaczna część właścicieli zakładów przemysłowych oraz użytkowników instalacji, którzy każdego dnia biorą czynny udział w procesach produkcji, nie była świadoma zagrożeń, jakie niesie za sobą elektryczność statyczna i wyładowania elektrostatyczne. W wielu przypadkach można się było spotkać z podejściem „przecież wyładowania mnie nie dotyczą”, „skoro przez tyle lat nic się nie stało, to już się nie stanie” etc. Niestety bagatelizowanie problemu gromadzenia się ładunków, brak podstawowej wiedzy użytkowników czy stosowanie niewłaściwej, często niedostosowanej do występujących warunków ochrony może być przyczyną poważnych zdarzeń, do których dochodzi w zakładach przemysłowych na całym świecie. Do wielu z nich nigdy by nie doszło, gdyby pracownicy posiadali odpowiednią wiedzę, a instalacje procesowe były wyposażone w systemy zabezpieczeń zgodne z przepisami oraz dobrymi praktykami.
Zagrożenia związane z elektrycznością statyczną – przykłady z Polski i świata
W Polsce do jednego z najtragiczniejszych zdarzeń wywołanych wyładowaniem elektrostatycznym doszło pod koniec 2014 roku, kiedy to spłonęła znaczna część zakładu produkującego opakowania dla przemysłu spożywczego oraz chemii gospodarstwa domowego.
Elektryczność statyczna – przykłady ze świata
Niestety nie ma dostępnych dobrych materiałów filmowych, które pokazywałyby zagrożenia elektryzacją materiałów i generowaniem ładunków elektrycznych w Polskich zakładach. Dlatego przede wszystkim posłużymy się przykładami z zagranicy. W ostatnim czasie światło dzienne ujrzało kilka filmów przedstawiających jak przelewanie, mieszanie czy transfer rurociągami cieczy może prowadzić do jej elektryzacji, a w konsekwencji wyładowania elektrostatycznego i zapłonu atmosfery wybuchowej.
Elektryczność statyczna przykład pierwszy – teoria
Pierwszy film pokazuje, jak zwykłe napełnianie plastikowego (nieprzewodzącego) kanistra powoduje gromadzenie ładunków na powierzchni znajdującego się w jego wnętrzu paliwa, co w konsekwencji może prowadzić do przeskoku iskry i zapłonu atmosfery wybuchowej.
Elektryczność statyczna przykład drugi – przelewanie cieczy pomiędzy pojemnikami IBC
W drugim przykładzie widzimy nagranie z kamery przemysłowej wewnątrz zakładu produkcyjnego. Pracownik wykonuje proces przelewania cieczy z jednego pojemnika IBC do drugiego. Po 30 sekundach dochodzi do wybuchu oparów na skutek gromadzenia się ładunku elektrycznego – pojemini IBC nie były podłączone do uziemienia. Po kolejnych 45 sekundach pożar zaczyna obejmować całą halę produkcyjną.
Elektryczność statyczna przykład trzeci – rozładowanie paliwa z cysterny drogowej
Trzeci przykład zagrożenia wybuchu i pożaru na skutek ładunku elektrycznego obejmuje proces rozładowywania paliwa z cysterny drogowej. Na filmie widzimy zapłon oparów paliwa, gdyż cysterna nie była podpięta do systemu uziemienia. W tym przypadku pracownikowi udało się opanować pożar, jednak są znane i takie przykłady zapłonu na skutek braku uziemienia cysterny, które spowodowały ogromny pożar i katastrofalne zniszczenia.
Brak uziemienia: 125 poparzonych pracowników, 1 ofiara śmiertelna, spalony zakład i milionowa kara
Innym przykładem może być zapłon i wybuch oparów palnej cieczy, do którego doszło w listopadzie 2017 roku w zakładzie Verla International, produkującym lakiery do paznokci, kremy, balsamy oraz perfumy. Źródłem zapłonu było wyładowanie elektrostatyczne powstałe w chwili, gdy pracownik zakładu wycierał zbiornik IBC (zbiornik powinien być uziemiony, a nie był), w którym znajdowała się palna ciecz. Zbiornik szybko stanął w płomieniach, stając się przyczyną wybuchu, o energii tak ogromnej, że wyrwała potężną dziurę w ścianie budynku. Eksplozja doprowadziła także do pożaru zakładu, z którym strażacy walczyli przez wiele godzin.
W wyniku zdarzenia jedna osoba zmarła, a 125 zostało rannych. Tragiczne zdarzenie zarejestrowały kamery przemysłowe, dzięki czemu film trafił do sieci – ku przestrodze. Kilka miesięcy po zdarzeniu OSHA (Occupational Safety and Health Administration) wniosła o 1 mln PLN (ponad 281 tys. dolarów) kary dla Verla International, wskazując na 11 naruszeń w zakresie zachowania odpowiednich standardów bezpieczeństwa i higieny pracy, w tym właściwego i bezpiecznego magazynowania oraz transportu łatwopalnych cieczy. Jednym z najważniejszych wykroczeń, będącym bezpośrednią przyczyną wybuchu i pożaru, był brak układu uziemiającego, który mógłby zapobiec powstaniu wyładowania elektrostatycznego.
Elektryczność statyczna – zagrożenia minimalizowane przez inwestycje w uziemienia
Uziemienia najczęściej stosuje się do rozładunku/załadunku cystern drogowych, kolejowych, odprowadzenia ładunków z beczek, zbiorników, big-bagów, czy innych elementów i urządzeń instalacji procesowych itp.
Rozwiązania techniczne, służące do ochrony na terenie zakładu przemysłowego, mogą różnić się między sobą w zakresie tylko odprowadzania ładunków elektrostatycznych lub też odprowadzania ładunków i monitorowania stanu uziemienia.
W przypadku cieczy palnych stosuje się specjalne, przewodzące zbiorniki IBC, których wykonanie określone jest w zbiorze wytycznych w zakresie postępowania w celu uniknięcia zagrożeń spowodowanych elektrycznością statyczną CLC/TR 50404 – Electrostatics. Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity. Jako że tego typu zbiorniki z natury rzeczy są mobilne, do ich uziemiania stosuje się proste przewody zakończone klamrą z mocną sprężyną oraz ostrymi zębami, najczęściej wykonanymi z niezwykle twardego węglika wolframu. Pozwala to ograniczyć ryzyko nieprawidłowego uziemienia w przypadku, gdy miejsce, do którego przypinamy klamrę, jest np. zabrudzone, pokryte rdzą, farbą czy smarem.
Warto mieć na uwadze, że im wyższe ryzyko zapłonu, tym bardziej wyrafinowane zabezpieczenia należy stosować. Przykładowo, gdy dany zbiornik wykorzystywany jest kilka razy na dzień, a magazynowana ciecz ma niską minimalną energię zapłonu, to rekomenduje się stosowanie układów, które dodatkowo zweryfikują, czy zapewniony został właściwy odbiór ładunków elektrycznych. Są to tzw. systemy kontroli uziemienia, które mogą sygnalizować jego stan w sposób wizualny, optyczny, a także blokować proces w chwili, gdy prawidłowe uziemienie zostanie utracone.
Dobór systemów uziemiających dla procesów produkcyjnych akceptowany przez ubezpieczycieli (Aktualizacja 2024)
Aktualizując ten tekst na początku października 2024 roku, możemy podsumować, jak wygląda rzeczywistość pierwszych trzech kwartałów okiem zakładów przemysłowych w Polsce i audytujących ich ubezpieczycieli. Warto bowiem zwrócić uwagę na fakt, że nie tylko wśród pracodawców rośnie wiedza na temat zagrożeń związanych z elektrycznością statyczną na produkcji. Również wśród ubezpieczycieli zauważalny jest trend, coraz bardziej skrupulatnego audytowania procesów produkcyjnych pod kątem odprowadzania ładunków elektrostatycznych z urządzeń i procesów produkcyjnych.
Nie tylko jest kontrolowane w ogóle istnienie i funkcjonowanie systemów uziemienia w zakładach przemysłowych, ale także ich poprawny dobór. Wynik audytu ubezpieczyciela, który w jednym z głównych punktów zwraca uwagę na uziemienie urządzeń i procesów produkcyjnych, może zaważyć na wysokości stawki ubezpieczenia dla zakładu produkcyjnego.
Warto w tym miejscu zaznaczyć, że systemy uziemienia dobierane i dostarczane przez GRUPĘ WOLFF posiadają dopuszczenie FM Global. Jest to międzynarodowa korporacja, która jest jednocześnie ubezpieczycielem, jak i organizacją, która bada i zatwierdza systemy bezpieczeństwa stosowane w zakładach przemysłowych, w tym systemy uziemienia. Zatwierdzenie uziemień przez FM Global jest powszechnie akceptowalne przez ubezpieczycieli na całym świecie.
