Strefa techniczna
Dzielimy się z Tobą wiedzą i doświadczeniem, które zdobyliśmy we współpracy z najlepszymi w Polsce i na świecie w dziedzinie bezpieczeństwa przeciwwybuchowego i pożarowego.
Mając do czynienia z materiałami palnymi w strefach zagrożonych wybuchem, trzeba zwracać uwagę na każde potencjalne niebezpieczeństwo. Do zapłonu substancji niebezpiecznych nie jest potrzebny otwarty płomień. Żeby powstało wyładowanie, nie musi być nawet żadnej instalacji elektrycznej. Czasem wystarczy trochę tarcia, rozgrzana powierzchnia czy naelektryzowane włosy lub odzież.
Mimo mnogości potencjalnych źródeł zapłonu i trudności w likwidacji ich wszystkich, wciąż jest to najpewniejsza metoda zwalczania zagrożenia wybuchowego. Często dużo trudniej całkowicie odciąć dopływ tlenu, a pozbycie się materiału palnego przeważnie wcale nie wchodzi w grę. Dlatego musimy być bardzo drobiazgowi, zabezpieczając strefę zagrożoną wybuchem. Kiedy paliwo ma dostęp do utleniacza, żadne źródło niebezpiecznego ciepła nie może umknąć naszej uwadze. Unikanie otwartego ognia i uczynienie instalacji elektrycznych iskrobezpiecznymi jest oczywiste, ale wyładowania elektrostatyczne otrzymują często mniej uwagi.
Wyładowania elektrostatyczne, w skrócie ESD (ang. electrostatic discharge), jak każdy przepływ prądu, wymagają różnicy potencjału. W przeciwieństwie do większości przypadków, nie jest potrzebny żaden przewodnik i występują w sytuacjach, w których się tego nie spodziewamy. Zachodzą, kiedy na izolatorze zbierze się dość statycznego ładunku, by doprowadzić do gwałtownego przebicia innego dielektryka, w tym powietrza. Zawsze są niepożądane i niszczycielskie. Delikatne elementy elektroniczne, takie jak układy scalone lub diody, mogą ulec trwałemu uszkodzeniu w wyniku nawet drobnych, niezauważalnych wyładowań. Z kolei te najbardziej spektakularne spośród nich – błyskawice, mogą zabić człowieka lub stopić metalowe konstrukcje. Jednak tym, czego należy się wystrzegać w przypadku zagrożenia wybuchowego, są te niewielkie impulsy, które powodują powstawanie iskier.
Pojedyncza iskra w atmosferze wybuchowej, nieważne czy gazowej, czy pyłowej, może mieć opłakane skutki. Do zapłonu mieszaniny wodoru z tlenem wystarczy 0,016 mJ. W przypadku znacznie mniej wybuchowego acetonu minimalna energia wybuchu to 0 55 mJ. Na człowieku bez właściwej odzieży może zgromadzić się dość ładunku, żeby wywołać wyładowanie o energii od 7 do 15 mJ. Nawet przy niewielkich ilościach gazów wybuchowych, jeśli dolna granica wybuchowości zostanie osiągnięta, brak zabezpieczeń jest przepisem na katastrofę.
O środkach ochrony osobistej pamięta każdy i nie pozwoli sobie wejść do strefy Ex w innej niż bezpieczna, antystatyczna odzież. Często nie zdajemy sobie jednak sprawy z tego, jakie zagrożenie może stanowić standardowe wyposażenie. Ładunek elektrostatyczny na zwykłym wiadrze z tworzywa sztucznego lub nieuziemionym kołnierzu może sięgnąć nawet 10 kV. To wystarczająco, żeby doprowadzić do wyładowania elektrostatycznego o energii 0,5 mJ. Fragmenty instalacji i pojemniki o większej powierzchni zbierają na swojej powierzchni znacznie większe ładunki. Przykładem są tzw. big bagi, w których mogą być przenoszone materiały sypkie, potencjalnie prowadzące do powstawania pyłowej atmosfery wybuchowej.
Jak pamiętamy jeszcze ze szkoły, ładunki elektrostatyczne zbierają się przy pocieraniu dwóch izolatorów – sweter i włosy, gumowy balon i papier. Oczywiście nikt nie pociera wełnianą tkaniną przemysłowych instalacji wśród par cieczy palnych. Jednak fizyczne podstawy zjawiska są dokładnie takie same i głównym sprawcą wyładowań w każdym procesie produkcyjnym w przemyśle jest tarcie. Za każdym razem, kiedy nieprzewodzący materiał jest przetwarzany, przemieszczany lub poddawany jakimkolwiek innym procesom, może dochodzić do jego naelektryzowania. To samo dzieje się z nieuziemionym sprzętem, który wchodzi z nim w kontakt.
Szczególnie narażone na elektryzację są wszystkie taśmociągi, ale też zbiorniki podczas napełniania i rury, którymi płyną nieprzewodzące ciecze. Przesypujące się tony zboża, wypełniające silos, mogą prowadzić do gromadzenia się na nim ogromnych ilości ładunków elektrostatycznych. Tak samo przelewające się ciekłe substancje łatwopalne, potrafią powodować statyczne naładowanie rur, przez które płyną. Ze względu na wysoką przewodność wody często zakładamy, że inne płyny zachowują się podobnie, ale to założenie dalekie od prawdy. Wiele z nich stanowi zagrożenie, potencjalnie doprowadzając do przeskoku iskry elektrostatycznej, która wywoła zapłon ich samych.
Podstawową metodą ochrony przed wszystkimi wyładowaniami elektrycznymi jest uziemienie. Sam materiał poddawany obróbce lub transportowi często bywa izolatorem. Dlatego szczególnie istotne jest zadbanie o przewodność instalacji, która wchodzi z nim w kontakt. Zbiorniki powinny być nie tylko wykonane z materiałów przewodzących, odpowiednich dla swojego przeznaczenia, ale przede wszystkim właściwie połączone z gruntem. Dlatego trzeba je dodatkowo zewnętrznie uziemiać, bo bez tego często nie da się pozbyć zagrożenia elektrostatycznego w żaden inny sposób.
Metalowa beczka stojąca na ziemi, żeby oddać do gruntu zgromadzony ładunek, musi przezwyciężyć opór równy 1011 Ω. To zdecydowanie za dużo, żeby korzystanie z niej bez dodatkowych zabezpieczeń nie stwarzało ryzyka wybuchu. Według normy IEC EN 60079-32-1 maksymalny dopuszczalny opór dla uziemienia to 108 Ω. Dla obiektów metalowych jest on jednak niższy i wynosi jedynie 106 Ω. Ta wartość jest oczywiście nadal znacznie wyższa od dopuszczalnych rezystancji dla uziemienia przeciwprzepięciowego. Wynika to z faktu, że mimo wysokich napięć potrzebnych do iskrzenia, prąd przepływający podczas samego wyładowania elektrostatycznego jest bardzo niski. Zazwyczaj wynosi jedynie kilka nA.
Odpowiedni system ochrony przed elektrycznością statyczną musi oczywiście odprowadzić ładunki. Jednak prawdziwe bezpieczeństwo gwarantuje dopiero nieprzerwana kontrola. W różnych sytuacjach oznacza to, co innego. Długi taśmociąg lub rurociąg będzie potrzebował wielopunktowego układu odprowadzającego ładunki statyczne równomiernie z każdego miejsca instalacji. Przenośne pojemniki potrzebują systemu, który nie tylko zadba o ciągłość uziemienia, ale rozpozna podłączony obiekt. Dotyczy to szczególnie tych największych zbiorników jak cysterny lub kontenery.
Żeby zapewnić kompleksową ochronę przed zagrożeniami elektrostatycznymi, w ASE ATEX współpracujemy w tej kwestii z firmą R. Stahl. Ten niemiecki producent oferuje szeroką gamę kontrolerów uziemienia w zależności od potrzeb instalacji. Od kontrolerów serii 8146 i 8150 idealnych dla stacjonarnych pojemników i cystern kolejowych, po serię 9170 przeznaczoną do wielopunktowej kontroli. Dostępne są urządzenia do stref pierwszej i drugiej, gazowej i pyłowej, o poziomie nienaruszalności SIL 2 i klasie ochrony IP66.
Skontaktuj się z jednym z naszych inżynierów, abyśmy wspólnie wybrali najlepsze rozwiązanie dla Twojej instalacji.
