Z artykułu dowiesz się:
- jakie rozporządzenia zobowiązują do ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi,
- dlaczego świadomość zagrożeń związanych z elektrycznością statyczną jest ważna – przykład wypadku, w którym źródłem zapłonu było wyładowanie elektrostatyczne,
- w jaki sposób producent mąki zapewnił bezpieczeństwo w swoim zakładzie,
- które rozwiązania techniczne pomogą w uziemieniu, a które dodatkowo będą kontrolowały jego stan.
Zapewne już wiele razy słyszeliście o tym, że wyładowania elektrostatyczne podczas procesów technologicznych są jednym z potencjalnych źródeł zapłonu atmosfer wybuchowych, a co za tym idzie – powinniście chronić swój zakład i pracowników przed tymi zagrożeniami.
Obowiązek ten wynika 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). 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) w par. 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.
Jest to niezwykle ważny element, na który należy zwrócić uwagę, ponieważ przy założeniu, że człowiek o pojemności 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). Jeszcze większe zagrożenie stanowi autocysterna, która przy pojemności 5000 pF może spowodować wyładowanie elektrostatyczne nawet do 2250 mJ.
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.
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. W wielu przypadkach można się było spotkać z podejściem „przecież to mnie nie dotyczy”, „skoro przez tyle lat nic się nie stało, to już się nie stanie” etc. Niestety bagatelizowanie problemu, 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 personel posiadał odpowiednią wiedzę, a instalacje procesowe były wyposażone w zabezpieczenia zgodne z przepisami oraz dobrymi praktykami.
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.
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, w którym znajdowała się palna ciecz. Zbiornik szybko stanął w płomieniach, stając się przyczyną wybuchu, który wyrwał potężną dziurę w ścianie budynku. Doprowadził 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.
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 przewody zakończone klamrą uziemiającą 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.
Na szczęście można zauważyć, że w ciągu ostatnich lat podejście do zagadnień związanych z potrzebą ochrony przed elektrycznością statyczną zmienia się na lepsze. Wynika to nie tylko z dużej dostępności dedykowanych rozwiązań technicznych, ale przede wszystkim z uświadamiania poprzez dzielenie się wiedzą i doświadczeniami. Dzięki temu zakłady przemysłowe odpowiedzialnie stawiają sobie za cel eliminowanie zagrożeń i zapewnienie personelowi bezpiecznych warunków pracy.
Takim przykładem może być projekt zrealizowany przez GRUPĘ WOLFF stosunkowo niedawno dla producenta mąki, który zwrócił się do nas z problemem ryzyka zapłonu atmosfery wybuchowej przez wyładowanie elektrostatyczne podczas załadunku i rozładunku autocystern oraz wywrotek przewożących mąkę, otręby oraz zboże (kliknij tutaj, by zapoznać się z realizacją).
Uziemienia elektrostatyczne – rozwiązania techniczne
Uziemienia najczęściej stosuje się do rozładunku/załadunku cystern drogowych, kolejowych, odprowadzenia ładunków z beczek, zbiorników, big-bagów, elementów instalacji procesowych itp.
Poniżej znajduje się zestawienie dedykowanych rozwiązań technicznych w zakresie uziemienia oraz monitorowania stanu uziemienia. Te drugie oprócz uziemiania urządzeń pracujących w pomieszczeniach produkcyjnych za pośrednictwem jednostki monitorującej z diodą sygnalizacyjną w łatwy i bezpieczny sposób weryfikują, czy zgromadzone na urządzeniach ładunki są właściwie odprowadzane do ziemi. Jeżeli uziemienie nie zostało wykonane prawidłowo, kontrolery blokują proces.
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.
- Zaciski uziemiające z ostrymi zębami z węglika wolframu
Mogą być stosowane w dwóch konfiguracjach – jako komplet dwóch prostych zacisków połączonych ze sobą przewodem spiralnym lub jako podpięcie zacisku do uziemianego pojemnika, a końcówki oczkowej, która znajduje się na końcu przewodu, do listwy uziemiającej. - Przenośny zestaw zacisków samotestujących
To dwie połączone ze sobą klamry uziemiające. Na jednej z nich znajduje się dioda LED, która w przypadku poprawnego uziemienia zaświeca się na zielono. - Systemy uziemiające zasilane sieciowo lub bateryjnie – pierwsze umożliwiają pracę jednostek przez 24 godziny na dobę, natomiast drugie stosowane są w przypadkach, w których nie przewiduje się podłączenia zacisków samotestujących do elementów instalacji na czas powyżej 6 godzin
- System kontroli uziemienia cystern drogowych
- System kontroli uziemienia cystern kolejowych
- Mobilny system kontroli uziemienia do montażu bezpośrednio na cysternach samochodowych
- System kontroli uziemienia worków big-bag typu C pozwalający na ich bezpieczne napełnianie i opróżnianie
- System kontroli uziemienia instalacji procesowych przeznaczony do monitorowania stanu uziemienia jednocześnie nawet do ośmiu samodzielnie działających lub połączonych ze sobą elementów instalacji
1Yuan, Zhi & Khakzad, Nima & Khan, Faisal & Amyotte, Paul. (2015). Dust Explosions: a Threat to the Process Industries. Process Safety and Environmental Protection.
