Z artykułu dowiesz się:
- w jaki sposób monitorować stan uziemienia kilku elementów instalacji procesowej jednocześnie
- jak zapewnić bezpieczny rozładunek i załadunek cystern samochodowych
- jak zabezpieczyć procesy przelewania/mieszania w metalowych beczkach i zbiornikach przed wyładowaniami elektrostatycznymi
W zakładzie produkcji żywic alkidowych, w którym wyznaczone są strefy zagrożenia wybuchem, prowadzone procesy technologiczne są obarczone ryzykiem wyładowań elektrostatycznych. Te z kolei stanowią potencjalne źródło zapłonu, w efekcie czego mogłoby dojść do poważnego w konsekwencjach wybuchu lub pożaru.
Z tego powodu producent, chcąc zwiększyć poziom bezpieczeństwa w swoim zakładzie i jednocześnie spełnić wymagania ubezpieczyciela w zakresie skutecznego uziemienia instalacji i aparatów procesowych, zwrócił się do GRUPY WOLFF z prośbą o dobór właściwych rozwiązań technicznych. Zadanie objęło dobór i dostawę kilku rodzajów systemów uziemienia o różnym przeznaczeniu dla łącznie 22 stanowisk.
WYBUCH – przykład 1
W zakładzie produkującym lakiery do paznokci, kremy, balsamy oraz perfumy doszło do zapłonu i wybuchu oparów palnej cieczy. Źródłem zapłonu było wyładowanie elektrostatyczne, które powstało w chwili, gdy pracownik zakładu wycierał zbiornik IBC z palną cieczą. Zbiornik szybko stanął w płomieniach stając się przyczyną potężnego pożaru. Tragiczne zdarzenie zarejestrowały kamery przemysłowe (uwaga – film zawiera sceny drastyczne).
Rozładunek i załadunek cystern samochodowych a wyładowania elektrostatyczne
Podczas procesów związanych z rozładunkiem lub załadunkiem cystern samochodowych, które są na co dzień realizowane w zakładzie, występowało duże ryzyko zapłonu na skutek wyładowania elektrostatycznego. Główne zagrożenie w tym wypadku stanowiły autocysterny (tego typu pojazd przy pojemności 5000 pF może spowodować wyładowanie elektrostatyczne o energii sięgającej 2250 mJ).
Odprowadzenie ładunków elektrostatycznych z pojazdów było oczywiście możliwe poprzez stosowane do tej pory zwykłe zaciski uziemiające, jednak nie dawały one możliwości uzyskania informacji na temat bieżącego stanu uziemienia i tolerowały błędy popełniane przez kierowców (m.in. bagatelizowanie podpięcia cysterny do zacisku czy zakładanie zacisku na błotnik i inne elementy pojazdu, które nie zapewnią właściwego odprowadzenia ładunków). Z tych powodów coraz częstszą praktyką jest wykorzystywanie dedykowanych systemów, które poza samym uziemieniem dodatkowo monitorują jego stan w czasie rzeczywistym. W związku z powyższym dostarczono 4 systemy kontroli uziemienia cystern samochodowych (RTR), dzięki którym ryzyko niewłaściwego uziemienia pojazdów podczas ich rozładunku i załadunku zostało zminimalizowane praktycznie do zera.
Działanie systemu opiera się na pomiarze pojemności elektrycznej, co pozwala na identyfikację cysterny drogowej. Dzięki temu użytkownik zyskuje pewność, że system został podpięty do cysterny, a nie do innej konstrukcji lub metalowego przedmiotu, oraz że element pojazdu, do którego podpięto zacisk, pozwoli na poprawne odprowadzenie ładunków elektrostatycznych ze zbiornika cysterny. Potwierdzeniem tego będzie zapalenie się zielonej diody LED znajdującej się na jednostce monitorującej.
Bez wątpienia zaletą systemu RTR jest monitoring połączenia cysterny z ziemią w czasie rzeczywistym. W sytuacji jego utraty na skutek np. poluzowania się klamry czy uszkodzenia przewodów, o co nietrudno w zakładzie, proces napełniania/rozładunku cysterny zostanie zablokowany.
WYBUCH – przykład 2
Pierwszy film pokazuje jak zwykłe napełnianie plastikowego (nieprzewodzącego) kanistra powoduje ładowanie elektryczne znajdującego się w jego wnętrzu paliwa, co w konsekwencji może prowadzić do przeskoku iskry i zapłonu atmosfery wybuchowej. Dwa kolejne filmy pokazują rzeczywiste zdarzenia do jakich doszło w czasie przelewania / transferu palnych cieczy.
Jednoczesne uziemienie kilku elementów instalacji procesowej za pomocą jednego systemu
W przypadku instalacji technologicznych generowane na powierzchniach urządzeń ładunki elektrostatyczne mogą prowadzić do poważnych zakłóceń prowadzonych procesów, ale przede wszystkim stwarzają ryzyko wybuchu mieszaniny par cieczy palnych z powietrzem. W zakładzie klienta pracuje instalacja, której uziemienia wymagało osiem elementów (stacji). Podobnie jak w przypadku cysterny, same zaciski uziemiające nie stanowiły skutecznej ochrony. W takich sytuacjach zazwyczaj stosuje się odrębne systemy kontroli uziemienia poszczególnych elementów instalacji. Z ekonomicznego punktu widzenia nie jest to jednak korzystne rozwiązanie.
Wyjściem z tej sytuacji było zastosowanie systemu MULTIPOINT II, który został zaprojektowany w celu uziemienia i monitoringu jego stanu jednocześnie do ośmiu pojedynczych elementów instalacji procesowej. Rozwiązanie pozwoli klientowi na zapewnienie ciągłego odprowadzenia ładunków elektrostatycznych ze wszystkich stacji równocześnie. Dzięki niemu możliwe było również zredukowanie kosztów związanych z okablowaniem (zastosowanie 8 odrębnych systemów wymagałoby osobnych przewodów elektrycznych, koryt kablowych) oraz zmniejszenie zużycia energii.
Sam system składa się z jednostki monitorującej, która zawiera osiem par czerwonych i zielonych wskaźników LED. Jest ona połączona ze skrzynką rozdzielczą, a następnie ze skrzynkami pośredniczącymi, od których wychodzą przewody z zaciskami uziemiającymi. Każda z tych skrzynek posiada specjalny bolec do odwieszania zacisku.
Jednostka monitorująca na bieżąco sprawdza poprawność uziemienia pojedynczych elementów instalacji. Co ważne, będzie ona potwierdzona przez system wyłącznie wtedy, gdy rezystancja pętli na każdym kanale będzie mniejsza niż 10 Ω.
Warto podkreślić, że MULTIPOINT II posiada certyfikaty Ex na całość urządzenia (osobno jednostka monitorująca, zasilacz oraz zacisk uziemiający).
MULTIPOINT II – przykładowy schemat
Skuteczne uziemienie metalowych beczek i zbiorników
Ryzyko wyładowań elektrostatycznych występowało również w obszarze, w którym znajdują się metalowe beczki i zbiorniki z łatwopalnymi cieczami. W takich przypadkach ładunki elektrostatyczne mogą być generowane podczas ich napełniania i opróżniania (procesy przelewania), mieszania cieczy lub czyszczenia pojemników. Zagrożenie stanowi również naelektryzowany personel przebywający w strefie niebezpiecznej.
W tym przypadku zastosowanie znalazło łącznie 10 systemów Bond-Rite. Część z nich jest zasilana sieciowo i będzie stosowana do monitoringu uziemienia pojemników, z których produkt jest regularnie pobierany, pozostałe są zasilane bateryjnie. W zastosowanych systemach Bond-Rite dioda ostrzegawcza znajduje się na obudowie jednostki monitorującej, wobec czego operator bez problemu zweryfikuje prawidłowość uziemienia pojemników. Co ważne, zaciski uziemiające ze stali nierdzewnej, w które wyposażone są wszystkie dostarczone systemy, posiadają ostre zęby z węglika wolframu zapewniające przebicie się przez warstwę rdzy, farby, kleju itp.
Należy pamiętać, by rozwiązania z zakresu uziemienia zbiorników/beczek zawsze dostosować do warunków panujących w zakładzie. Przykładowo można spotkać się z zastosowaniem przenośnego zestawu zacisków samotestujących, jednak takie rozwiązanie może być używane maksymalnie przez 6 godzin na dobę. Ponadto w tym przypadku dioda systemu monitorującego zamontowana jest na zacisku, co w przypadku jej przysłonięcia przez zanieczyszczenia utrudni odczyt aktualnego stanu uziemienia.
Przykładowe uziemienia
Zacisk uziemiający z przewodem spiralnym
Najprostsze rozwiązanie, które można podpiąć bezpośrednio do bednarki lub do systemu monitorującego stan uziemienia (zalecane).
Przenośny zestaw z klamrą testującą stan uziemienia
Zestaw dzięki zabudowanemu na jednej z klamr kontrolerowi z diodą informuje operatora w sposób ciągły czy uziemienie jest skuteczne.
Zacisk uziemiający ze szpulą zwijającą
Szpula zwijająca przewód uziemiający stanowi idealną alternatywę dla naszych standardowych przewodów spiralnych.
System kontroli uziemienia dla cystern
System kontroli stanu uziemienia cystern drogowych i kolejowych z opatentowanym trójstopniowym testem. Możliwość spięcia np. z pompą lub zaworem.
System kontroli uziemienia z zasilaniem bateryjnym
System kontroli uziemienia beczek, zbiorników IBC i innych zbiorników oraz instalacji procesowych sygnalizujący stan uziemienia poprzez diodę LED.
Magnetyczny zacisk uziemiający
Najlepsze rozwiązanie, gdy uziemiany obiekt nie posiada wystających elementów, pozwalający zapięcie klasycznego zacisku.
Wysoka jakość rozwiązań daje pewność
Wymiana prostych zacisków uziemiających na wysokiej jakości certyfikowane systemy kontroli uziemienia dla łącznie 22 różnych stanowisk produkcyjnych w znaczny sposób przyczyniła się do zwiększenia poziomu bezpieczeństwa w zakładzie i jednocześnie pozwoliła spełnić wymagania stawiane przez ubezpieczyciela.
Obowiązek ochrony przed elektrycznością statyczną
Warto pamiętać, że przy produkcji różnego rodzaju surowców stosowane są substancje, których minimalna energia zapłonu jest naprawdę bardzo niska, a tym samym większa jest ich zdolność zapłonowa (np. metanol 0,14 mJ, octan etylu 0,46 mJ, żywica epoksydowa 9 mJ). W związku z tym należy zadbać o wyposażenie instalacji i urządzeń technicznych oraz technologicznych (przewody rurowe, pojemniki) w odpowiednie środki ochronne, zgodnie z Polskimi Normami w zakresie ochrony przed elektrycznością statyczną.
Do podjęcia takich działań zobowiązują pracodawcę odpowiednie rozporządzenia (Rozporządzenie 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), rozdz. 7 par. 35 ust. 8 oraz 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).
Według normy PN-E-05204
„Wszelkie elementy metalowe: urządzenia technologiczne, ich wyposażenie, przewody rurowe, pojemniki powinny być uziemione. To samo dotyczy elementów urządzeń technologicznych wykonanych z materiałów przewodzących (niemetalowych) – rezystancja „przejścia” między takimi elementami, o wartości 1 MΩ, zapewnia bezpieczne odprowadzenie ładunku elektrostatycznego”.
Procesy najbardziej zagrożone wybuchem w wyniku wyładowania elektrostatycznego
W przypadku materiałów sypkich:
- mieszanie w różnego typu urządzeniach technologicznych,
- przesypywanie (manualnie lub w urządzeniach mechanicznych do transportu grawitacyjnego),
- przesiewanie (urządzenia sitowe),
- rozpylanie (np. w suszarniach rozpyłowych),
- transport materiałów sypkich lejami lub rynnami zsypowymi, przewodami rurowymi etc. (transport grawitacyjny lub pneumatyczny).
W przypadku cieczy i gazów:
- załadunek i rozładunek cystern drogowych i kolejowych,
- napełnianie i opróżnianie zbiorników, kegów i beczek; przelewanie,
- mieszanie, dozowanie,
- czyszczenie zbiorników/pojemników,
- pobieranie próbek i wykonywanie pomiarów,
- przepływ w rurociągach i innych urządzeniach technologicznych.
