Uziemienie elektrostatyczne,
kontrola i 5 poziomów ochrony w przemyśle
Omawiając uziemienie elektrostatyczne urządzeń i przewodzących elementów instalacji przemysłowych warto uzmysłowić sobie, z jakiego typu sytuacjami możemy się spotkać w przemyśle. Najbardziej niebezpieczną sytuacją z punktu widzenia zagrożenia elektrostatyką jest obecność obiektów przewodzących, które są odizolowane od ziemi, a których wartość rezystancji do ziemi (tzw. rezystancja upływu) przekracza wartość 106 Ω. Aby zredukować ryzyko z tym związane, należy zastosować zabezpieczenia, które wskazaliśmy w opisanych poniżej warstwach.
Pierwsza warstwa zabezpieczeń: Połączenia wyrównawcze
Najskuteczniejszą metodą uniknięcia zagrożeń związanych z elektrycznością statyczną jest połączenie wszystkich elementów przewodzących z ziemią. Pozwala to uniknąć zagrożenia, jakim jest kumulacja ładunku i uwolnienie do ziemi lub do innego połączonego z nią przewodnika praktycznie całej zmagazynowanej energii w postaci pojedynczej iskry. W środowisku przemysłowym występuje wiele elementów przewodzących, które – nieodpowiednio uziemione – mogą zostać naładowane do niebezpiecznego poziomu (np. konstrukcje wsporcze, aparaty reakcyjne, rury, zawory, zbiorniki magazynowe, beczki, urządzenia i maszyny).
Podczas procesów mieszania wszystkie metalowe części urządzeń powinny być połączone razem i uziemione, aby rezystancja we wszystkich punktach nie przekraczała zalecanych 10 Ω. Jednocześnie dopuszcza się graniczną wartość 100Ω.
Uwaga! Wzrost rezystancji z poziomu 10Ω do 100Ω wskazuje na rozwijające się problemy (np. korozję lub poluzowanie połączenia). Sprawdź koniecznie, co spowodowało taką zmianę!
Druga warstwa zabezpieczeń: Zaciski uziemiające
Kontrolowanie zagrożeń elektrostatycznych w przypadku statycznych elementów instalacji, które są z nią trwale powiązane jest stosunkowo proste. Wystarczą odpowiedniej jakości śrubowe połączenia wyrównawcze. Jednak w przypadku urządzeń mobilnych oraz ruchomych części instalacji sprawa jest zdecydowanie trudniejsza.
Co więcej, w wielu zakładach produkcyjnych pracownicy przeprowadzają całe serie operacji wymagających podłączania i odłączania uziemienia tymczasowych elementów procesu (np. przy załadunku/rozładunku cystern). Czynności te wykonują nawet kilkaset razy w ciągu jednej doby.
Aby za każdym razem uzyskać skuteczne uziemienie, pracownicy powinni używać odpowiednich zacisków uziemiających połączonych wytrzymałym przewodem z szyną uziemiająca lub kolejnym zaciskiem. To sprawdzona metoda zapobiegania gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych na ruchomych elementach instalacji czy urządzeniach mobilnych, które stanowią część procesu produkcyjnego.
Trzecia warstwa zabezpieczeń: Stały monitoring rezystancji
W przemyśle od lat stosuje się uziemienia pasywne (zaciski uziemiające). Takie rozwiązania są jednak odpowiednie tylko wtedy, gdy uziemiany metalowy obiekt ma powierzchnię wolną od korozji czy nagromadzonego produktu (np. zaschniętej farby czy kleju). Pozwala to uzyskać w miarę stabilne połączenie o niskiej rezystancji z przewodzącym obiektem.
Jednakże wiele obiektów przewodzących, które mogą nagromadzić duże ilości ładunków elektrostatycznych, jest pokrytych warstwą izolującą. W przypadku cystern lub innych ruchomych obiektów jest to np. powłoka antykorozyjna. W sytuacji, gdy ciecze, proszki lub inne materiały, które mogą tworzyć warstwy izolujące są częścią procesu produkcyjnego może to być warstwa nagromadzonego podczas pracy produktu. Taka warstwa izolująca nie gwarantuje odpowiednio niskiego oporu pomiędzy zaciskiem a powierzchnią chronionego obiektu.
W przypadkach wspomnianych powyżej stosowanie do uziemienia standardowych zacisków ochrony pasywnej może nie wystarczyć. Co więcej, stosowanie prostych uchwytów spawalniczych czy akumulatorowych lub innych lekkich zacisków szczękowych zamiast zacisków atestowanych i specjalnie do tego przeznaczonych, może znacznie zwiększać ryzyko pożaru i wybuchu.
Aby rozwiązać problem nagromadzonych warstw izolujących, zalecane jest stosowanie uziemień aktywnych – zacisków monitorujących uziemienie („samotestujących”). Są one wyposażone w aktywne elektroniczne obwody monitorujące, zasilane źródłem o niskiej energii. Informują operatora o prawidłowym funkcjonowaniu, czyli o bezpiecznym odprowadzeniu ładunku elektrostatycznego i pozwalają one upewnić się, że zacisk przebił się przez nagromadzone warstwy produktu.
Czwarta warstwa zabezpieczeń: Blokady procesu
Przy wyższym ryzyku zaleca się stosowanie bardziej zaawansowanych systemów. Ich przewagą jest to, że są w stanie w sposób automatyczny zablokować proces w chwili, gdy dojdzie do przerwania skutecznego uziemienia.
Zwiększony poziom bezpieczeństwa nie ogranicza się ostrzegania operatora prowadzącego proces o utracie skutecznego połączenia uziemiającego za pomocą sygnałów dźwiękowych lub wizualnych. Dodatkowym zabezpieczeniem są układy monitorujące, wyposażone w blokady, które można połączyć z elementami wykonawczymi lub sterującymi przebiegiem procesu technologicznego np. pompami, zaworami, alarmami lub systemami sterującymi. Oznacza to, że nie będzie można rozpocząć lub prowadzić dalej procesu, dopóki przewodzący obiekt nie będzie bezpiecznie uziemiony.
Jeżeli podczas pracy ten stan się zmieni (np. zacisk zostanie przypadkowo zdjęty), system automatycznie zatrzyma proces zgodnie z przyjętą sekwencją/algorytmem wyłączenia. Układy blokady powinno się stosować tam, gdzie niebezpieczeństwo jest wyjątkowo wysokie, np. podczas ładowania/rozładowania cystern i zbiorników IBC, podczas procesów mieszania oraz tam, gdzie występuje wysokie ryzyko akumulacji ładunków elektrostatycznych w atmosferze wybuchowej utworzonej przez substancję o niskiej minimalnej energii zapłonu (MEZ).
Piąta warstwa zabezpieczeń: Weryfikacja rezystancji upływu oraz pojemności
W przypadku przeładunku cystern drogowych konieczny jest system kontroli uziemienia, który przez cały okres trwania procesu rozładunku lub napełniania substancji palnej monitoruje stan instalacji uziemiającej.
Kontrola poprawności stanu uziemienia elektrostatycznego cystern drogowych podczas ich napełniania i opróżniania powinien składać się z trzech kroków:
Dodatkowo, ponieważ połączenie cysterny z ziemią jest ciągle monitorowane, gdy dojdzie do utraty połączenia (poluzowanie się zacisku, uszkodzenie przewodów itp.) system automatycznie blokuje proces napełniania/opróżniania cysterny.
Operatorzy i kierowcy muszą zostać przeszkoleni z prawidłowego uziemiania autocystern. Najważniejszą zasadą jest uziemienie pojazdu przed rozpoczęciem procesu załadunku/rozładunku oraz usunięcie zacisku uziemiającego jako ostatniej czynności dla tych operacji.
Oprócz cystern samochodowych na stanowiska rozładowcze wjeżdżają również pojazdy ciężarowe ze skrzynią ładunkową do transportu materiałów sypkich. W związku z tym system uziemiający powinien współpracować zarówno z cysterną samochodową (weryfikacja pojemności elektrycznej), jak i z pojazdem o innej konstrukcji nadwozia (weryfikacja uziemienia poprzez przeprowadzenie testu rezystancji).
Potrzebujesz dobrać systemy uziemienia do swojego zakładu przemysłowego, a może potrzebujesz więcej informacji lub konsultacji?
Wypełnij formularz!
Potrzebujesz konkretnych urządzeń uziemienia, lub chciałbyś zaangażować nas w proces doboru najlepszego systemu ziemienienia dla Twoich instalacji? A może zastanawiasz się, czy w ogóle potrzebujesz uziemiać swoje procesy i chcesz się skonsultowac w tej sprawie? Napisz do nas! Chętnie pomożemy!