Elektryczność statyczna pod kontrolą w czasie pracy z metalowymi zbiornikami oraz pojemnikami IBC w atmosferach potencjalnie wybuchowych

88

W każdym zakładzie produkcyjnym realizuje się procesy napełniania i opróżniania zbiorników, kegów i beczek, a także przelewania, dozowania i mieszania różnego typu cieczy i proszków. W przypadku gdy substancje te mają charakter palny, a ich minimalna energia zapłonu wynosi nie więcej niż 500 mJ możemy mówić o ryzyku pożaru/wybuchu w wyniku wyładowania elektrostatycznego. Jak się zatem chronić przed tym zjawiskiem?

Historia zna wiele przypadków, w których źródłem pożaru lub wybuchu w warunkach przemysłowych było wyładowanie elektrostatyczne. Często w literaturze przytaczany jest np. wybuch w londyńskim młynie, do którego doszło w 1965 roku. W wyniku eksplozji kompletnemu zniszczeniu uległ solidny, murowany budynek, zginęły 4 osoby, a 31 zostało rannych. Nie oznacza to jednak, że od tamtej pory nie było innych poważnych incydentów.

Do najgłośniejszych katastrof wywołanych elektrycznością statyczną należy wybuch w zbiorniku magazynowym firmy Barton Solvents (octan etylu). W efekcie rannych zostało 12 osób, w tym jeden strażak. Ponadto całkowitemu zniszczeniu uległa farma zbiorników magazynowych, a 6 tys. mieszkańców pobliskiej wioski musiało zostać ewakuowanych.

Z kolei w samej Japonii, gdzie technologia jest na bardzo wysokim poziomie, tylko w ostatnich 50 latach odnotowano co najmniej 153 wybuchy i/lub pożary spowodowane elektrycznością statyczną – tj. ponad trzy wypadki tego typu rocznie.

Również w Polsce dochodzi do takich zdarzeń. Przykładowo w grudniu 2014 roku głośno było o pożarze w jednej z fabryk produkującej wyroby z tworzyw sztucznych. Według straży pożarnej przyczyną było wyładowanie elektrostatyczne. Straty oszacowano na ponad 100 mln złotych.

Kontrolowanie elektryczności statycznej

Kontrolowanie zagrożeń elektrostatycznych w przypadku statycznych elementów instalacji, które są z nią powiązane w sposób trwały, jest stosunkowo proste i dobrze rozpoznane. Zagadnienie komplikuje się jednak w przypadku urządzeń przenośnych, jak np. przejezdne zbiorniki ze stali, kadzie mieszalników, pojemniki typu IBC i wiele innych. W ich przypadku należy stosować specjalnie zaprojektowane urządzenia do tymczasowego łączenia i uziemiania, które zapewnią odprowadzenie ładunków elektrostatycznych do ziemi. W ten sposób wszystkie ładunki elektryczne, jakie powstają w czasie danego procesu, są natychmiastowo odprowadzane do ziemi, co skutecznie usuwa źródło potencjalnego zapłonu.

W sytuacjach kiedy mamy do czynienia ze szczególnie dużym zagrożeniem (np. minimalna energia zapłonu danej substancji jest bardzo niska, a częstotliwość procesów z wykorzystaniem mobilnych elementów instalacji jest wysoka) lub gdy wymaga tego prawo (np. w przypadku cystern przewożących substancje palne), należy stosować uziemienia z tzw. systemem monitorującym.

Systemy tego typu w zależności od tego, jak bardzo są zaawansowane technicznie, mogą weryfikować:

  • czy klamra uziemiająca skutecznie przebiła się przez zanieczyszczenia i warstwy izolujące na danym elemencie,
  • czy klamra oraz przewód odprowadzający ładunki elektrostatyczne do bednarki i dalej do ziemi zapewniają rezystancję poniżej 10 omów, co jest równoznaczne z weryfikacją, czy system nie został uszkodzony,
  • czy system został podpięty do cysterny drogowej w sposób zapewniający odprowadzenie ładunków z jej konstrukcji.

Zagrożenia elektrostatyczne a pojemniki IBC

Płyn wprowadzany do pojemnika IBC np. z rurociągu posiada niezrównoważony ładunek elektryczny, wytwarza tym samym pole elektryczne, które z kolei indukuje ładunek przeciwnego znaku na ścianach pojemnika. W sytuacji, gdy pojemnik nie jest należycie uziemiony, zachowa się jak okładka kondensatora w obwodzie elektrycznym, to znaczy zgromadzi ładunek elektryczny na zewnętrznej powierzchni ściany. Niezrównoważony ładunek elektrostatyczny staje się wtedy źródłem potencjalnego zagrożenia zapłonem, ponieważ między powierzchnią, na której się zgromadził, a znajdującymi się w pobliżu uziemionymi przewodnikami, np. urządzeniami w zakładzie, wózkami widłowymi czy – najczęściej – pracownikami mającymi kontakt z pojemnikiem – może dojść do niekontrolowanego wyładowania.

W takich sytuacjach, chcąc uziemić dany pojemnik IBC, należy zwrócić uwagę, czy został on wykonany z materiałów przewodzących. Tylko w ten sposób układ uziemiający będzie w stanie odprowadzić nadmiarowe ładunki elektryczne do ziemi w sposób natychmiastowy i kontrolowany. Normy, w tym wytyczne wydane przez SIA, stwierdzają kategorycznie, że rezystancja układu nie może przekraczać wartości 10 omów i musi być regularnie kontrolowana, aby pojemnik był w każdej chwili zdolny odprowadzać ładunek elektrostatyczny.

Rezystancja o wartości nieprzekraczającej 10 omów gwarantuje, że prędkość odprowadzania ładunku będzie w każdej chwili wyższa od prędkości generowania i tempa gromadzenia ładunku na pojemniku, dzięki czemu proces będzie przebiegał w sposób bezpieczny.

Ważne, aby pracownik przed przystąpieniem do napełniania lub opróżniania pojemnika upewnił się, że jest on uziemiony we właściwy sposób. W czasie pracy ze zbiornikami należy również pamiętać o szeregu innych czynników wpływających na bezpieczeństwo procesu. Szczególnie istotne są tu tempo przepływu i konduktancja płynu. Do przeskoku iskry może bowiem dojść już w początkowej fazie napełniania – rolę iskrownika odgrywa tu układ rura napełniająca–powierzchnia płynu. Z tego względu SIA zaleca, aby zachować tempo wypływu płynu z rurociągu na poziomie 1 m/s, dopóki końcówka rury nie zanurzy się w cieczy, i 2 m/s w dalszej części procesu. Należy bezwzględnie unikać napełniania w sposób, który będzie powodował pryskanie płynu, ponieważ przyśpiesza to proces generowania ładunków elektrycznych.

Metody uziemiania zbiorników: zaciski / kable / szpule

W zakładach produkcyjnych, gdzie przeprowadza się całe serie operacji wymagających podłączania i odłączania uziemienia setki, a nawet tysiące razy, niezwykle istotne jest, aby w każdym przypadku uzyskiwany był dobry styk uziemiający. W tym celu stosuje się klamry uziemiające, a dokładniej mówiąc, komplety zacisków połączonych ze sobą spiralnym przewodem. Są one podłączane do wyznaczonych punktów uziemiających i stanowią sprawdzoną i szeroko przyjętą metodę zapobiegania gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych na ruchomych obiektach znajdujących się w zakładach przemysłowych.