AktualnościInstrukcja ochrony przed elektrycznością statyczną (case study)
Elektryczność statyczna może powodować zakłócenia produkcji, pogorszenie jakości wyrobów, niebezpieczne reakcje pracowników, a w obecności atmosfery wybuchowej – pożar lub wybuch. Szczególne zagrożenie występuje w procesach wykorzystujących palne ciecze, gazy, pyły i materiały o małej przewodności elektrycznej.
Skuteczna ochrona wymaga przeanalizowania całego procesu: wykorzystywanych substancji, urządzeń, sposobu przepływu materiałów, uziemienia, posadzek, obuwia, odzieży i zachowania pracowników. Wyniki analizy powinny zostać przełożone na konkretne środki techniczne, zasady pracy i harmonogram kontroli.
Elektryczność statyczna jest zespołem zjawisk związanych z powstaniem i gromadzeniem niezrównoważonego ładunku elektrycznego. Ładunek może pojawić się na materiałach izolacyjnych oraz na przewodzących elementach odizolowanych od ziemi, np. metalowym zbiorniku, urządzeniu lub ciele człowieka.
Naładowany obiekt wytwarza pole elektrostatyczne. Jeżeli różnica potencjałów będzie wystarczająco duża, może dojść do gwałtownego wyładowania. W obecności mieszaniny palnej wyładowanie może stać się efektywnym źródłem zapłonu.
W procesach przemysłowych najczęściej występuje elektryzacja kontaktowo-tarciowa. Ładunek może powstawać podczas kontaktu dwóch materiałów, a następnie ich rozdzielenia.
Do procesów sprzyjających elektryzacji należą:
Intensywność elektryzacji zależy od rodzaju materiałów, ich przewodności, prędkości procesu, powierzchni kontaktu, wilgotności oraz sposobu uziemienia elementów przewodzących.
Ładunki mogą powodować przyciąganie zanieczyszczeń, zbrylanie materiałów, przywieranie produktu do urządzeń, niekontrolowane zwijanie folii oraz problemy z dozowaniem i pakowaniem.
Elektryzacja może wpływać na wygląd, czystość, strukturę i trwałość wyrobu. W branżach wymagających wysokiej czystości nawet niewielkie przyciąganie pyłu może powodować straty jakościowe.
Wyładowanie może wywołać ból, gwałtowny odruch albo utratę równowagi. W pobliżu ruchomych maszyn, gorących powierzchni lub stanowisk pracy na wysokości taka reakcja może doprowadzić do wypadku.
Najpoważniejszym skutkiem jest zapłon atmosfery wybuchowej. Do zdarzenia może dojść, jeżeli jednocześnie wystąpi palna mieszanina i wyładowanie o energii wystarczającej do jej zapłonu.
Wymagania dotyczące ochrony przed elektrycznością statyczną wynikają z kilku grup regulacji związanych między innymi z bezpieczeństwem pracy w atmosferze wybuchowej, urządzeniami ATEX, maszynami oraz środkami ochrony indywidualnej.
Pracodawca powinien uwzględnić wyładowania elektrostatyczne podczas oceny ryzyka związanego z możliwością wystąpienia atmosfery wybuchowej. Analiza powinna obejmować również ładunki przenoszone lub wytwarzane przez pracowników.
W miejscach, w których atmosfera wybuchowa może występować w niebezpiecznej ilości, należy stosować odpowiednią odzież, obuwie i pozostałe środki ochronne. Nie mogą one powodować wyładowań zdolnych do zapłonu mieszaniny.
Przepisy wskazują obowiązek ograniczania zagrożenia, natomiast szczegółowy sposób postępowania wynika z oceny konkretnego procesu oraz właściwych norm i wytycznych technicznych.
Środków ochronnych nie należy dobierać wyłącznie na podstawie ogólnej informacji, że dana substancja jest palna. Konieczne jest przeanalizowanie parametrów substancji i procesu.
Znaczenie mają między innymi:
Jeżeli w karcie charakterystyki brakuje kluczowych parametrów, może być konieczne ich ustalenie na podstawie dodatkowych danych lub badań laboratoryjnych.
17 lipca 2007 roku w zakładzie Barton Solvents w Kansas doszło do wybuchu i pożaru podczas przeładunku łatwopalnej cieczy. Zdarzenie spowodowało obrażenia, znaczne zniszczenia parku zbiorników oraz długotrwałe zakłócenie działalności zakładu.
Początkowa eksplozja nastąpiła wewnątrz naziemnego zbiornika magazynowego wypełnionego benzyną VM&P. Jej pary tworzą z powietrzem mieszaninę wybuchową, która może zostać zapalona przez wyładowanie o bardzo małej energii.
Podczas przepompowywania cieczy z cysterny do zbiornika do instalacji dostało się powietrze. Wewnątrz zbiornika powstały pęcherzyki i turbulencje sprzyjające gromadzeniu ładunku elektrostatycznego w cieczy o małej przewodności.
Zbiornik był wyposażony w pływakowy pomiar poziomu zawieszony na stalowej lince. Burzliwy przepływ powodował kołysanie pływaka i chwilową utratę ciągłości elektrycznej. Na pływaku gromadził się ładunek, a powstała iskra zapaliła mieszaninę par z powietrzem.
Przypadek pokazuje, że samo uziemienie cysterny i zbiornika może nie wystarczyć, jeżeli wewnątrz instalacji znajdują się przewodzące elementy pozbawione trwałego połączenia z ziemią.
Wśród czynników, które przyczyniły się do wybuchu, wskazano:
Należy zweryfikować zdolność substancji do tworzenia atmosfery wybuchowej, jej minimalną energię zapłonu oraz przewodność. Jeżeli dane nie są dostępne, trzeba rozważyć wykonanie odpowiednich badań.
Wszystkie przewodzące elementy, na których może gromadzić się ładunek, powinny mieć zapewnioną właściwą ciągłość elektryczną. Skuteczność połączeń trzeba kontrolować i dokumentować.
Zmniejszenie prędkości cieczy może ograniczyć turbulencje i intensywność elektryzacji. Dopuszczalne wartości należy dobrać do właściwości produktu i konfiguracji instalacji.
Należy ograniczać rozpryskiwanie, swobodny spadek cieczy i zasysanie powietrza. Znaczenie mają konstrukcja przewodu napełniającego, jego położenie oraz kolejność wykonywania czynności.
W uzasadnionych przypadkach można ograniczyć ryzyko powstania atmosfery wybuchowej przez zastąpienie powietrza gazem obojętnym, np. azotem. System wymaga kontroli parametrów i niezawodnych procedur eksploatacyjnych.
Jeżeli element pomiarowy może się elektryzować lub tracić połączenie wyrównawcze, należy rozważyć jego modyfikację albo zastosowanie innej technologii pomiarowej odpowiedniej do strefy EX.
Dodatki zwiększające przewodność cieczy mogą ograniczać gromadzenie ładunku. Ich zastosowanie wymaga jednak oceny wpływu na produkt, proces i późniejsze wykorzystanie substancji.
Instrukcja ochrony przed elektrycznością statyczną powinna przekładać wyniki analizy ryzyka na konkretne zasady obowiązujące podczas wykonywania pracy. Nie może być dokumentem ogólnym, niezwiązanym z rzeczywistymi procesami prowadzonymi w zakładzie.
Instrukcja powinna określać:
Człowiek może gromadzić ładunek podczas chodzenia, zdejmowania odzieży, kontaktu z materiałami izolacyjnymi i wykonywania czynności roboczych. Następnie może dojść do wyładowania podczas dotknięcia uziemionego elementu.
Analiza powinna obejmować:
Ochrona jest skuteczna tylko wtedy, gdy posadzka, obuwie i pozostałe elementy tworzą prawidłowo działający system odprowadzania ładunku.
Instrukcja powinna określać sposób weryfikacji zastosowanych zabezpieczeń. W zależności od instalacji kontroli mogą podlegać:
Wyniki pomiarów należy dokumentować, a nieprawidłowości usuwać przed wznowieniem pracy, jeżeli mogą prowadzić do powstania efektywnego źródła zapłonu.
Ograniczenie zagrożeń elektrostatycznych poprawia nie tylko bezpieczeństwo pracowników. Może również zmniejszać liczbę awarii, przestojów, strat materiałowych i problemów z jakością produktu.
Analiza ochrony antyelektrostatycznej może być jednym z elementów szerszej oceny efektywności i niezawodności pracy zakładu. Jeżeli przedsiębiorstwo chce równocześnie ograniczyć zużycie energii, koszty operacyjne i ryzyko przerw w działalności, warto rozważyć również optymalizację energetyczną przedsiębiorstwa.
Zakres wsparcia może obejmować:
Jeżeli w zakładzie są wykorzystywane substancje palne albo występują problemy związane z elektryzacją materiałów, skontaktuj się z ekspertami EKO-KONSULT. Pomożemy zidentyfikować zagrożenia i przygotować rozwiązania dopasowane do rzeczywistych warunków procesu.
Do wybuchu może dojść, gdy w tym samym miejscu występuje palna atmosfera oraz wyładowanie elektrostatyczne o energii wystarczającej do jej zapłonu. Ryzyko zależy między innymi od minimalnej energii zapłonu substancji i rodzaju wyładowania.
Nie zawsze. Uziemienie jest skuteczne dla elementów przewodzących, ale nie usuwa automatycznie ładunku z cieczy i materiałów o małej przewodności. Konieczne może być ograniczenie przepływu, inertyzacja lub zastosowanie innych zabezpieczeń.
Instrukcja powinna opisywać procesy powodujące elektryzację, występujące zagrożenia, wymagane zabezpieczenia, zasady pracy, środki ochrony pracowników, zakres pomiarów oraz odpowiedzialność za kontrole i konserwację.
Częstotliwość należy określić na podstawie oceny ryzyka, wymagań technicznych i warunków eksploatacji. Kontrole są potrzebne także po zmianach instalacji, naprawach, awariach i stwierdzeniu pogorszenia skuteczności zabezpieczeń.
Autor: Jolanta Bladowska
|
EKO-KONSULT Spółka z o.o. ul. Narwicka 6, 80-557 Gdańsk + 48 58 554 31 38 (39) |
|
Napisz do nas: |
|
Oddział w Krakowie: 32-095 Modlnica, +48 669 890 009 |