Poradnik dot. systemów uziemienia

Elektrostatyka jest znanym zjawiskiem codziennym w wielu procesach przemysłowych. Niestety jest to niebezpieczne zjawisko, bo wyładowania elektrostatyczne mogą doprowadzić do wybuchu. Zapobiegawcza ochrona przeciwwybuchowa dąży do wyeliminowania potencjalnych źródeł zapłonu. Systemy uziemienia dają zwłaszcza przy posługiwaniu się materiałami zapalnymi lub wybuchowymi konieczną pewność bezpiecznego odprowadzenia elektryczności statycznej. Z naszego praktycznego poradnika dowiedzą się Państwo, na co przy tym zwrócić uwagę i który produkt będzie dla Państwa odpowiedni.



Ochrona przed ładunkami elektrostatycznymi w niebezpiecznych strefach

W miejscach, gdzie przetwarzane są produkty zapalne i palne, istnieje duże prawdopodobieństwo tworzenia się ładunków elektrostatycznych na skutek przepływu gazów, cieczy i ciał stałych – np. przez napełnianie i opróżnianie pojemników, pompowanie lub mieszanie cieczy. Ładunki elektrostatyczne niosą wysoki potencjał zagrożenia, ponieważ mogą stanowić źródło zapłonu w atmosferze zawierającej zapalne i palne substancje. W takiej sytuacji w żadnym razie nie wolno zdawać się na przypadek w sprawie ochrony pracowników i dóbr materialnych.
Najskuteczniejszą i najlepszą w praktycznym zastosowaniu metodą zapobiegania pożarowi lub wybuchowi na skutek gromadzenia się ładunków elektrostatycznych jest uniemożliwienie gromadzenia się ich na sprzęcie i urządzeniach, pojazdach lub osobach.

W celu zapewnienia skuteczności ochrony antystatycznej, musi być ona wdrażana na wszystkich poziomach planowania, przygotowania i prowadzenia procesów technologicznych, prowadzonych w zakładach pracy, w których mogą wystąpić atmosfery wybuchowe, budową i wyposażeniem pomieszczeń zakładów włącznie. Zakres ochrony antystatycznej zależny jest od rodzaju medium palnego/wybuchowych, zwłaszcza od wartości minimalnej energii zapłonu, oraz od rodzaju i zasięgu wyznaczonych stref zagrożonych wybuchem (strefy 0, 1, 2, oraz 20, 21, 22).

Szczegóły zakresu, niezbędnych działań, przedsięwzięć i rozwiązań technicznych, podane są w normie PN-E-05204:1994 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Ochrona obiektów, instalacji i urządzeń – Wymagania.

Ochrona antyelektrostatyczna ma charakter wielopoziomowy:

  1. Zapobieganie lub ograniczanie występowania atmosfer wybuchowych
  2. Zapobieganie elektryzowaniu się albo nadmiernemu elektryzowaniu się materiałów, urządzeń i ludzi,
  3. Zapobieganie wyładowaniom elektrostatycznym w obszarach zagrożonych wybuchem,
  4. Permanentne szkolenie pracowników, tworzenie procedur zabezpieczających przed wybuchem i stałe kontrolowanie ich przestrzegania.

Ponadto należy również pamiętać, że:

  • obowiązek uziemienia dotyczy także osób oraz mediów przewodzących elektryczność lub zdolnych ją odprowadzać, jak np. ciecze lub materiały sypkie

  • uziemienie i wyrównanie potencjału muszą być niezawodne i trwałe oraz wytrzymywać spodziewane obciążenia, zwłaszcza wskutek korozji

  • zaciski uziemiające muszą być założone przed przystąpieniem do pracy i pozostać na miejscu do momentu odprowadzenia wszystkich niebezpiecznych ładunków (należy przewidzieć uchwyty lub półki na zaciski uziemiające)

  • instalacje służące do uziemienia i wyrównania potencjału należy tak wykonywać i utrzymywać, żeby spełniały swoje zadanie, umożliwiały szybkie wykrywanie usterek, wytrzymywały obciążenia elektryczne, mechaniczne i korozyjne, były w stanie – przy stosowaniu zacisków – przeniknąć warstwę lakieru, rdzy albo folię worka wstawianego, były wyraźnie oznakowane i łatwe w użyciu.

  • dla prac przy uziemianiu i wyrównywaniu potencjałów w strefach zagrożenia wybuchem musi istnieć odrębna instrukcja postępowania

  • osoby pracujące w tych dziedzinach muszą być odpowiednio poinstruowane, tak aby znały urządzenia służące do uziemienia i wyrównania potencjału i umiały z nich korzystać zgodnie z przeznaczeniem (przy czym należy zwrócić szczególną uwagę na typowe błędy uziemienia, np. późniejsze uziemianie już naładowanych przedmiotów lub urządzeń)

  • urządzenia do uziemienia i wyrównania potencjału należy regularnie kontrolować (przez osoby uprawnione do kontroli)

W praktyce dla ochrony przed zapłonem wskutek gromadzenia się ładunków elektrostatycznych należy przestrzegać wielu reguł postępowania. Ważnym czynnikiem jest przy tym, aby przewodzące elektryczność części urządzeń (włącznie z mobilnymi częściami urządzeń, osobami i pojazdami) były połączone ze „źródłem uziemienia”, czyli zweryfikowanym przez sprawdzenie punktem uziemienia. Taki punkt uziemienia jest połączony z ziemią i odprowadza do niej ładunki elektrostatyczne z części urządzeń. Ilość ładunków wytwarzanych przez proces nie odgrywa przy tym roli, ponieważ ziemia ma nieskończoną zdolność wyrównywania ładunków dodatnich i ujemnych.

To połączenie części metalowych z punktem uziemienia powinno mieć maksymalną rezystancję 10 omów (zob. IEC 60079-32-1 rozdział 13.3.1.4 Mobilne części metalowe).


3 stopnie uziemienia – jakie rozwiązanie jest odpowiednie dla mnie?

Dla zagwarantowania wystarczającej ochrony przed zapłonem na skutek gromadzenia się ładunków elektrostatycznych instalacje procesowe muszą być skutecznie uziemione. Do tego celu mają Państwo do dyspozycji różne systemy, które można podzielić na trzy stopnie bezpieczeństwa. Przy wyborze odpowiedniego systemu uziemienia użytkownicy powinni się kierować swoją oceną zagrożeń.  

Stopień 1  Uziemienie pasywne

Często stosowane są do uziemienia systemy jednożyłowe, pasywne. Składają się one z reguły z kabla uziemiającego i zacisków zapewniających kontakt między obiektem uziemianym a punktem uziemienia. Są tu do wyboru przykręcane zaciski C i krokodylki, żabki i klamry uziemiające po stronie obiektu, a z kolei ucha do połączenia z listwą uziemiającą. Ale nie każda żabka pozwala na uzyskanie optymalnego kontaktu z obiektem uziemianym. Części urządzeń i sprzętów mogą być pokryte lakierem, powłokami, złogami substancji lub rdzy, uniemożliwiającymi niskoomowy kontakt między żabką uziemiającą a uziemianymi komponentami. W takich przypadkach stabilny kontakt elektryczny może powstać tylko wtedy, gdy żabka uziemiająca może przeniknąć przez warstwy utrudniające kontakt. Potrzebną „moc zacisku” zapewniają tu sprawdzone żabki ze stali szlachetnej z czubkami z węglika wolframu, zdolne przebić się przez powłoki i zanieczyszczenia. Te modele z certyfikatem ATEX i FM gwarantują brak potencjalnych zagrożeń zapłonem i dostateczny docisk oraz rezystancję poniżej 1 oma.

Systemy pasywne stanowią tanią możliwość uziemienia dla wielu zastosowań standardowych. Ich wadą jest jednak konieczność czuwania nad należytym kontaktem. Mogą go pogorszyć nie tylko złogi substancji lub powłoki ochronne, ale też np. zły stan przyłączy kablowych, skorodowane przyłącza uziemienia lub pęknięcia kabli. Wymaga to szczególnej staranności przy stosowaniu. Do obowiązków użytkownika należy regularne sprawdzanie sprawności instalacji uziemiających. Obejmuje to także kontrolę rezystancji odprowadzenia. Ponieważ jednak w praktyce się często tego nie robi, to wadliwe połączenie uziemienia bywa nieraz nie od razu dostrzeżone.

Zalety Wady
+ Korzystna cena zakupu Konieczne wielokrotne kontrole i czuwanie nad połączeniem z ziemią
+ Wystarczające uziemienie do wielu zastosowań standardowych

 

 



Stopień 2  Uziemienie aktywne z monitoringiem

W praktyce bezpieczne uziemienie nie zawsze jest realizowane odpowiednio konsekwentnie i niezawodnie. Dotyczy to szczególnie obiektów zmieniających miejsce (np. beczek, pojemników lub IBC), które trzeba wciąż uziemiać na nowo. Kontakt żabki uziemiającej może być pogorszony nie tylko przez złogi substancji lub powłoki ochronne – również przyłącza kabli mogą być zardzewiałe lub w inny sposób wadliwe, wskutek czego brak bezpiecznego połączenia nie da się rozpoznać na pierwszy rzut oka. Dlatego zaprojektowane zostały aktywne systemy uziemienia ze wskaźnikiem statusu dla efektywnej kontroli, zwłaszcza przy większych zagrożeniach. Monitorują one połączenie z obiektem zagrożonym gromadzeniem się ładunków elektrostatycznych i sygnalizują wizualnie pracownikom, czy istnieje bezpieczne połączenie między obiektami lub ze sprawdzonym punktem uziemiającym. Kiedy kontrolka zaczyna świecić na zielono, to pracownicy wiedzą, że mogą bezpiecznie prowadzić proces. System uziemienia nieprzerwanie monitoruje obwód uziemiający dla zagwarantowania, że ładunki elektrostatyczne wytworzone wskutek procesu będą bezpiecznie odprowadzone z atmosfery zagrożonej wybuchem.

Stale pulsująca zielona dioda LED na jednej z żabek sygnalizuje, że między danym obiektem, np. beczką, a sprawdzoną siecią uziemiającą na miejscu występuje rezystancja 10 omów lub mniej. W razie przerwania bezpiecznego połączenia uziemiającego dioda LED gaśnie. Pracownicy widzą jednoznaczny sygnał, że istnieje ryzyko wyładowania statycznego i że proces napełniania musi być przerwany. Przed jego kontynuowaniem musi być sprawdzone połączenie uziemienia.

Osoby odpowiedzialne za środki ochrony przed zapłonem wskutek elektryczności statycznej muszą z reguły wybierać między zwykłymi kablami z żabkami a systemami uziemienia z monitoringiem. Te ostatnie mają wiele zalet. Z jednej strony zapewniają wyższą ochronę przed zapłonem wskutek wyładowań elektrostatycznych, kontrolując brak usterek połączenia z częściami urządzeń. Ponadto zapewniają większe bezpieczeństwo pracownikom przez wizualny sygnał, że istnieje sprawne uziemienie. Ale pozwalają także zminimalizować czasochłonność i związane z nią koszty sprawdzania bezpiecznego połączenia. Te mobilne systemy uziemienia nadają się do zastosowania zwłaszcza w przypadkach, gdy ręczne ingerencje w proces uniemożliwiają automatyzację. Przykładem są instalacje, w których duże ilości beczek i mniejszych pojemników są napełniane ręcznie cieczami palnymi.

 

 

Zalety Wady
+ Wysoka ochrona przed zapłonem elektrostatycznym przez stałe nadzorowanie i optyczny wskaźnik bezpiecznego połączenia Brak automatycznej blokady procesów zautomatyzowanych
+ Bezpieczeństwo dla pracownika
+ Oszczędność czasu i kosztów dzięki tylko wzrokowej kontroli kontaktu

 

 



Stopień 3  Aktywne uziemienie z automatycznym sterowaniem procesu

Oprócz monitorowanego obwodu uziemiającego niektóre systemy uziemienia oferują możliwość interakcji z procesem. W tym celu system uziemienia wyposażony jest w bezpotencjałowe styki wyjściowe do komunikacji z układem sterującym procesem lub do bezpośredniego połączenia z urządzeniami, które sterują przepływem produktu bądź jego przetwarzaniem, jak np. pompy, popychacze czy mieszadła. Przyłączone sprzęty zostają odblokowane dopiero wtedy, gdy istnieje sprawne połączenie o maksymalnej rezystancji 10 omów. Istnienie tego połączenia i wartość rezystancji są monitorowane w sposób ciągły.

Jeśli zarejestrowany zostanie brak dostatecznego połączenia jakiejś części urządzenia, to przez wysłanie odpowiedniego sygnału system uziemienia może zatrzymać proces. Tą metodą można zagwarantować uziemienie urządzeń przed rozpoczęciem procesu wytwarzającego ładunki elektrostatyczne, który niezwłocznie zostanie zatrzymany, gdy tylko takiego uziemienia zabraknie. Można także zrealizować aktywację systemów alarmowych klienta w razie braku dostatecznego połączenia. Dodatkowo czerwone i zielone diody LED sygnalizują stan uziemienia wg zasady świateł na skrzyżowaniu „Stój / Idź”.

Systemy uziemienia powiązane ze sterowaniem procesu zapewniają maksimum bezpieczeństwa procesowego i ochrony przed niebezpiecznym gromadzeniem się ładunków elektrostatycznych. Jednak także koszty ich zakupu są odpowiednio wyższe w porównaniu z innymi systemami. Dlatego należy na podstawie oceny zagrożeń wyjaśnić, czy specyfika danego zakładu pracy wymaga koniecznie ich stosowania – np. w przypadku procesów, przy których nie są ciągle obecni pracownicy dla kontroli bezpiecznego połączenia. Ponadto procesy wytwarzające ładunki elektrostatyczne wymagają często czynności ręcznych, przy których nie jest możliwa automatyzacja sterowania procesem. Przykładem są instalacje, w których duże ilości beczek i mniejszych pojemników są napełniane ręcznie cieczami palnymi. W takich przypadkach oraz przy ograniczonym budżecie można ew. skorzystać z kabli uziemiających z funkcją monitorowania i wskaźnikiem optycznym.

Zalety Wady
+ Maksymalne bezpieczeństwo procesów zautomatyzowanych Zastosowanie czysto stacjonarne, wyższy koszt instalacji
+ Bezpieczeństwo dla pracownika
+ Automatyczne odblokowanie procesu przy prawidłowym połączeniu, zatrzymywanie go przy niedostatecznym

 

 



Informacje fachowe zawarte na niniejszej stronie zostały opracowane starannie i sumiennie według najlepszej wiedzy. Mimo to DENIOS Sp. z o.o. nie może dać gwarancji jakiegokolwiek bądź rodzaju ani przyjąć odpowiedzialności cywilnej, czy to w umowie, czy deliktowo albo w inny sposób, za ich aktualność, kompletność i poprawność ani wobec odbiorcy niniejszego magazynu ani osób trzecich. Zastosowanie tych informacji i treści dla własnych lub cudzych celów następuje zatem na własne ryzyko. Należy w każdym przypadku przestrzegać aktualnych przepisów obowiązujących na miejscu.


Chętnie Państwu doradzimy

Potrzebują Państwo indywidualnej konsultacji? Prosimy o kontakt! Chętnie znajdziemy odpowiednie rozwiązanie dla Państwa.

 

 

  • Fachowe doradztwo: Tel. 22 279 40 00
  • Pytania