Ex tribina Brčko 2014 - ATEX · Ex tribina Brčko 2014 Trenutno važieći „Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu od statičkog elektriciteta (Sl. list SFRJ broj 62/73)“,

Ex tribina Brčko 2014

3.10.2014.

Ex-tribina STRUČNI SKUP S MEĐUNARODNIM UČEŠĆEM

Brčko 11. – 12.09.2014. godine PROTIVEKSPLOZIVNA ZAŠTITA – SASTAVNI DIO

ZAŠTITE OD POŽARA, ZAŠTITE NA RADU I

SPREČAVANJA KATASTROFA

Autori:

JERKOVIĆ AMIR, dipl.inž.el,

JP ELEKTROPRIVREDA BiH d.d.- Sarajevo

Zavisno društvo Rudnici “KREKA” d.o.o. – Tuzla

JOZIĆ RAFO, dipl.inž.el,

Udruženje ATEX - Tuzla

JP ELEKTROPRIVREDA BiH d.d. - Sarajevo

Zavisno društvo Rudnici "KREKA” d.o.o. - Tuzla

STATIČKI ELEKTRICITET U RUDNICIMA

UGLJA PREMA IEC 60079-32-1


3.10.2014. JP ELEKTROPRIVREDA BiH d.d. - Sarajevo


Rad tretira pojave i prevenciju statičkog elektriciteta u rudnicima uglja, prema

novom standardu IEC/TS 60079-32-1 Ed1: Eksplozivne atmosfere - Dio 32-

1: Elektrostatske opasnosti, preporuke.

Statički elektricitet je mnogima nepoznat i nepredvidiv, pa im ovaj standard

omogućava primjenu provjerenih rješenja za većinu područja.

Ujedno, za BiH nudi nov inženjerski pristup, dodatnu edukaciju i

upoznavanje rezultata aktuelnih istraživanja.

U odnosu na važeće propise i standarde, IEC 60079-32-1/TS/Ed1:2013

upućuje u svojstva i daje konkretne zahtjeve za sigurno korištenje opreme,

proizvoda i procesa, potrebne da se izbjegnu paljenja i elektrostatske

opasnosti, koje proizlaze iz statičkog elektriciteta.

Standard može poslužiti u procjeni rizika od elektrostatskih opasnosti i

prevenciju kod korištenja električne ili neelektrične opreme, davanjem

preporuka za kontrolu nagomilavanja statičkog elektriciteta.

Primjenom ovog standarda rizik od elektrostatskog pražnjenja u

eksplozivnim atmosferama se može držati na prihvatljivo niskom nivou, a za

rudnike uglja skoro eliminirati.


Trenutno važieći „Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu od statičkog

elektriciteta (Sl. list SFRJ broj 62/73)“, čija godina izdanja govori koliko je u

trendu s novim spoznajama i praksama, objavljenim u najnovijim

standardima IEC i EN (BAS EN ).

Za značajniju primjenu novih standarda trebalo bi mijenjati taj, kao i brojne

druge propise, tumačenja i uputstva nadležnih organa, vlada i resornih

ministarstva FBiH, RS, Brčko Distrikta i 10 kantona u FBiH.

Međutim, da bi minimizirali rizik od elektrostatskog pražnjenja neophodno

je primijeniti uputstva, preporuke i preventivne tehničke mjere za

sprečavanje opasnosti od paljenja eksplozivne smješe, s ciljem i potrebom

da se podigne nivo svijesti i savjesti, razviju procedure za kontrolu

opasnosti i definišu temeljni zadaci, organizacija, odgovornost i stručnost

zaduženog osoblja, opremljenost, kao i sve druge aktivnosti i postupci, koji

se poduzimaju za siguran i kvalitetan rad i održavanje, radi eliminacije

uzročnika paljenja usljed statičkog elektriciteta.



1. Zakonska regulativa i normativne referense


Da bi sve to ostvarili, neophodno je primjeniti međunarodne/evropske

standarde, od kojih većina ima status i bosanskohercegovačkog

standarda.

Međunarodna norma IEC 60079-32-1/TS/Ed1:2013 podržava

primjenu najnovijih izdanja normativnih dokumenata članica IEC, ISO,

CENELEC, kao i EN, BS i druge registre trenutno važećih

međunarodnih standarda, Direktivu 99/92/EC (ATEX 137), Direktivu

94/9/EZ (ATEX 95), kao i niz preporuka vodećih svjetskih firmi i

tehničkih komiteta i instituta.




Izbjegavanje izvora paljenja općenito (iskra, plamen, električni luk, visoke

temperature površina, akustična energija, optička zračenja, elektromagnetski

valovi i drugi izvori).

Izbor odgovarajućeg materijala.

Konstrukcija - izrada i dizajn.

Potencijalni izvori paljenja, a posebno elektrostatskog naboja.

Određivanje MIE zapaljive atmosfere (energije/potencijala).

Procjena generiranja elektrostatskog naboja.

Određivanje potencijala za akumulaciju naboja i pražnjenje.

Određivanje svih mogućih scenarija pražnjenja i njihove akumulacije naboja.

Procjena rizika paljenja.



2. Opasnosti elektrostatskog paljenja

(zahtjevi obrađeni u IEC 60079-32-1/Ed1:2013)


Provođenje ukupnog rješenja, što čini:

Mjerenje minimalne energije paljenja plinova, para i prašina,

Koncentracija metana/zraka/prašine (mjerenje i modeliranje),

Procjena svih vrsta pražnjenje kao uzročnika paljenja,

Dizajn i testiranje elektrostatskog uzemljenja,

Istraživanje incidenata, gdje se na elektrostatsko paljenje sumnja i

Usklađenost upravljanja sigurnošću, prema ATEX direktivama.




3. Vrste elektrostatskih pražnjenja

Iskre Iskra je pražnjenje između dva vodiča, tekuća ili čvrsta. Odlikuje se dobro definiranom svjetlošću

kanala pražnjenja i nosi struje visoke gustine. Posljedica iskre je jonizacija plina u kanalu

pražnjenja cijelom dužinom toka. Pražnjenje je vrlo brzo i stvara oštri prasak.

Energija iskre između vodljivih tijela i vodljivih uzemljenih „objekata“ može se izračunati :

W = ½ P U = ½ C U2 ovo je maksimalna vrijednost, jer je energije iskre manja ako postoji otpor na putu prema zemlji.

Tipično, potencijali u rasponu od 5 do 20 kV su dovoljni za proizvodnju iskre.

Na osnovu poznatog kapaciteta (npr. vjetrenih cijevi ili drugog izolacijskog materijala) i

eksperimentalno već utvrđene minimalne energije paljenja eksplozivne ugljene prašine (10 - 30

mJ), odnosno minimalne energije upale smjese metan/zrak (0,28 mJ), može se izračunati

maksimalno dozvoljeni potencijal na objektima.

Time bi bili definisani kriteriji (granice) prihvatljivosti za konkretne slučajeve, a mjerenjem

potencijala potvrđeno (s određenim stepenom sigurnosti) da li je osigurano da je energija

elektrostatskog pražnjenja niža od MIE-minimalne energije upale.

Standard, u tabeli A2, daje primjere ekvivalentnih vrijednosti kapaciteta kondenzatora za pojedine

„objekte“.

Mjerenja su takođe često potrebna za identifikaciju statičkog elektriciteta, definisanje opasnosti i

samu procjenu rizika paljenja, a osim toga mjerenjem se provjerava da li primijenjene mjere zaštite

funkcionišu dobro.




Korona

Ova se vrsta pražnjenja javlja na oštrim rubovima ili tačkama „objekata“, tj.

površinama sa malim radijusom zakrivljenosti. Ona se može pojaviti kada se

„objekat“ približi naelektrisanim predmetima ili pak podiže na visoki

potencijal.

Pražnjenje se javlja zbog činjenice da je električno polje na oštrim

površinama vrlo visoko (iznad 3 MV/m). Gustoća energije i pražnjenje je

znatno manja nego u iskre i iz tog razloga korona pražnjenja nisu u principu

incidentna. Incidentna mjesta korona pražnjenja su jednostavno preniska za

paljenje eksplozivne prašine.

Međutim, u određenim okolnostima, na primjer, ako postoji povećanje

potencijala na „objektu“, korona se može razviti u iskre između „objekta“ i još

jednog predmeta, o čemu treba voditi račina kad su prisutne vrlo osjetljive

eksplozivne atmosfere, npr. uzrokovane obogaćenim kiseonikom ili

prisutnosti vodika ili drugih plinova koji imaju vrlo nisku MIE.




Četkasta pražnjenja

Ova pražnjenja mogu se dogoditi kada zaobljeni (za razliku od oštrog)

uzemljeni vodiči (predmeti) dođu u kontakt prema izolovanom „objekatu“,

primjerice, između prsta osobe i plastične površine, ili između uzemljenog

metalnog izbočenja i površine tekućine u spremniku. Ona su kratkog trajanja i

u odgovarajućim okolnostima, mogu se vidjeti i čuti.

Četkasta pražnjenja pokazuju bitno drugačiju distribuciju energije u prostoru i

vremenu u odnosu na iskre pražnjenja. Ekvivalentne energije od četkastog

pražnjenja, koje su palile eksplozivne smjese plin/zrak, navedene u literaturi,

reda su nekoliko mJ. Poticaji - pražnjenja ovise o elektrodi, radijusu

zakrivljenosti, polaritetu električnog polja i dr. To rezultira razlikama u njihovim

incidentima u plinovima i parama u odnosu na prašinu.

Dakle, na bazi empirijski utvrđenih vrijednosti, mora se uzeti u obzir da većinu

potencijalno eksplozivnih smješa plin/zrak i hibridnih smješa mogu zapaliti

četkasta pražnjenja. Iako je minimalna energija paljenja određenih prašina

manja od nekoliko mJ, nema paljenja oblaka prašine niti su četkasta

pražnjenja ikad bila prijavljena kao uzročnici paljenja.




4. Klasifikacija opasnih područja i procjena rizika

Odlučujući faktor za procjenu rizika od nesreće usljed statičkog elektriciteta

je vjerovatnoća podudarnosti u vremenu i prostoru između zapaljive

atmosfere i visokog nivoa nagomilanog statičkog naelektrisanja.

Neophodno je izvršiti procjenu opasnosti od statičkog elektriciteta, prema

definisanim uslovima, odnosno za rudnike klasifikaciju i kategorizaciju

ugljenih slojeva i jama i razvrstavanje jamskih prostorija prema stepenu

opasnosti od metana i eksplozivne ugljene prašine (BAS EN 61241-2-3), te

ispitnom metodom utvrditi jesu li postavljeni kriteriji ispunjeni.

To znači da se moraju znati kriteriji prihvatljivosti za konkretne slučajeve i

raspolagati metodama za provjeru i potvrđivanje odabranih zaštita ili

odbacivanje istih (poznavanje svojstava eksplozivnih smješa, MIE

metan/prašina, ekvivalentne vrijednosti kapaciteta za pojedine “objekte”,

definisani kritični potencijali, mjerenja i provjere provedenih mjera zaštite od

nagomilavanja statičkog elektriciteta.




5. Izbor odgovarajućeg materijala

IEC 60079-32-1 pojedinačno razmatra statički elektricitet na čvrstim

materijalima, u tekućinama, u plinovima, u prahu, pri rukovanju eksplozivom

i elektro-eksplozivnim napravama, na ljudima, zatim elektrostatski šok, te

praktične kriterije za uspostavu i praćenje sistema uzemljenja, dizajn i

monitoring.

Općenito, dobra praksa je pokazala da se treba minimizirati korištenje

izolacijskih materijala u eksploziono opasnim područjima.

Mnogi materijali, koji se često koriste u rudnicima, u biti su dostupni samo u

izolacionim oblicima, gdje je kod njihove nabavke neophodno cijeniti

ispunjavaju li zahtjeve po pitanju vodljivosti, trošenja, zapaljivosti,

mehaničkog stresa, posljedica ispiranja , formiranja izolirane mrlje vodljivih

vlakana i sl.

U tabelama 1, 2 i 3 date su granične vrijednosti za karakterizaciju čvrstih

materijala.




Tabela 1: Granične vrijednosti na (23±2)°C i (23±2) %RH za karakterizaciju čvrstih

materijala i primjeri za klasifikaciju objekata



Objekat Jedinica vidi podtačku Provodan Disipativan* Izolacioni *

Materijal

Zapreminska

otpornost (Ω m)

6.2.1

<100 kΩ m

100 kΩ m do <1 GΩ m

≥ 1 GΩ m

Prilog (dodaci)

Površinski otpor (Ω) 6.2.1 <10 kΩ 10 kΩ do <100 GΩ ≥ 100 GΩ

Otpornost površine (Ω) 6.2.1 <100 kΩ 100 kΩ do <1 TΩ ≥ 1 TΩ

Odjeća Površinska otpornost (Ω) 11.5 Nije dostupno < 2,5 GΩ ≥ 2,5 GΩ

Obuća Otpor propuštanja (Ω) 11.3 <100 kΩ 100 kΩ do <100 MΩ ≥ 100 MΩ

Rukavice Otpor propuštanja (Ω) 11.6 <100 kΩ 100 kΩ do <100 MΩ ≥ 100 MΩ

Pod Otpor propuštanja (Ω) 11.2 <100 kΩ 100 kΩ do <100 MΩ ≥ 100 MΩ

Cijevi Otpor po dužini (Ω/m) 7.7.2.1 <1 kΩ 1 kΩ/m do < 1 MΩ/m ≥ 1 MΩ/m

Crijeva Otpor po sklopu (Ω) 7.7.3.1 <1 kΩ 1 kΩ do < 1 MΩ ≥ 1 MΩ

* Posebni uslovi za temperaturu i vlažnost za specifične lokalne uslove


Grupa

I

Grupa

IIA

Grupa

IIB

Grupa

IIC

Grupa

III

Dodatni

uslovi

Zona 0

10 pF

3 pF 3 pF

Nisu dopušteni

izolirani vodljivi

objekti

-

nema velikih

punjenja u

procesu

Zona 1 6 pF 3 pF 3 pF -

Zona 2

Nema zahtjeva ukoliko generiranje opasnih potencijala u

procesu nije vjerojatno da se dogodi tokom normalnih

operacija uključujući održavanje i čišćenje.

-

Zona 20, 21

MIE< 10 mJ - - - 6 pF

Zona 20, 21

MIE >10 mJ - - - 10 pF

Zona 22 - - -

Nema zahtjeva ukoliko u

procesu vjerovatnoća

generiranja opasnih potencijala

nije vjerojatna da se dogodi

tokom normalnih operacija,

uklj. održavanje i čišćenje.



Tabela 2: Najveći dopušteni izolirani kapacitet u zonama s eksplozivnom atmosferom

Napomena: Treba imati u vidu da kapacitet izoliranih objekata zavisi o njihovoj veličini, prisutnosti

okolnih materijalima i blizini ostalih kapacitivnih uticaja, koji mogu biti vrlo različiti prema

instaliranim ili neinstaliranim uslovima.




Zone Grupa I Grupa IIA Grupa IIB Grupa IIC Grupa III

max.površina

(mm2)

max.širina

(mm)

max.površina

(mm2)

max.širina

(mm)

max.površina

(mm2)

max.širina

(mm)

max.površina

(mm2)

max.širina

(mm)

max.površina

(mm2)

max.širina

(mm)

0

10 000 30

5000 3 2500 3 400 1 - -

1 10 000 30 10 000 30 2 000 20 - -

2 Nisu ograničene veličine

(ali vidi 6.3.1)

Nisu ograničene veličine

(ali vidi 6.3.1)

Nisu ograničene veličine

(ali vidi 6.3.1) - -

20

21

22

- - - - - Nisu ograničene veličine

(ali vidi 6.3.1)

Tabela 3: Ograničenje veličine izolacijskih čvrstih materijala u opasnim područjima


6. Mjere zaštite od statičkog elektriciteta

Električna i neelektrična oprema oprema mora biti izrađena i instalisana na način

da su rizici paljenja zbog statičkog elektriciteta isključeni tokom normalnog

korištenja, pri redovnom održavanju, kao i nakon servisa ili izmjena.

Otpori električne staze trebaju biti dovoljno niski da omoguće smanjivanje naboja

i da se spriječi mogućnost da „objekat“ dostigne opasan nivo količine

naelektrisanja.

Osigurati da “objekat” ne ostvari potencijal potreban za pokretanje incidentnog

pražnjenja, pri čemu, uz nekoliko izuzetaka, uzemljenjem postižemo osnovni cilj,

sprečavanje svih incidentnih pražnjenja.

Uzemljenje i povezivanje

Daleko najučinkovitija metoda za izbjegavanje opasnosti usljed statičkog

elektriciteta je povezati sve vodljive dijelove prema zemlji. Time će se izbjeći

najčešći problem, a to je akumulacija naboja na objektu i oslobađanje gotovo sve

pohranjene energije, koja bi se mogla pojaviti kroz iskru prema zemlji ili prema

drugom objektu.




Za tipične industrijske aktivnosti, minimalni potencijal potreban za pokretanje

incidentnog pražnjenja može iznositi 300 V do 1000 V.

Budući da je poznato da struje punjenja se kreću od 10 pA do 100 μA, pri tome

vodeći računa da kod više različitih zahtjeva (više objekata), svaku pojedinačnu

vrijednost struje punjenja treba uzeti u obzir, te korištenjem 100 V, kao granicu

za sigurno odvođenje statičkog elektriciteta, vrijednost R, odnosno ukupna

otpornost prema zemlji, može se jednostavno izračunati na sljedeći način:

R= 100 /I R- ukupna otpornost prema zemlji (Ω)

I - struja punjenja (A)

Vidljivo je da vrijednosti R iznose od 1 MΩ do10 TΩ, pri čemu za maksimalne

vrijednosti struje punjenja sama otpornost prema zemlji od 1 MΩ će osigurati

sigurnu disipaciju statičkog elektriciteta u svim situacijama.

Pri tome metalni predmeti moraju imati kvalitetan spoj sa zemljom, a veza

između tačke uzemljivača i priključka na metalnom predmetu (objektu) treba

imati otpornost manju od 10 Ω.

Napomena: Za neke specifične uslove, npr. vrijeme odvođenja naboja, pokretne vodljive predmete, obuću za

uzemljenje ljudi u ekspl. atmosferama gdje je MIE < 1mJ (R<150 kΩ) standard predvođa stožije kriterije.

3.10.2014. JP ELEKTROPRIVREDA BiH d.d. - Sarajevo Zavisno društvo Rudnici "KREKA” d.o.o. - Tuzla



Monitoring sistema zaštite

Sistem praćenja treba da definiše temeljne ciljeve, organizaciju, odgovornosti i

stručnost zaduženog osoblja, opremljenost, kao i sve potrebne aktivnosti i

postupke za radove koji se poduzimaju za siguran i kvalitetan rad i održavanje u

smislu eliminacije uzročnika paljenja usljed statičkog elektriciteta, te omogući ne

samo nadzor otpora uzemljenja, nego i evidentirano opažanje na bilo kakve

promjene u otporu i posmatranje cijelog sistema zaštite kao sistem

protueksplozijske zaštite.

Temelj monitoringa je mjerenje otpora između različitih dijelova postrojenja i

zemlje, ali veoma važno je da to treba nadopuniti vizualnim pregledom. To će

nam pomoći da otkrijemo bilo kakve početne kvarove uzemljenja uređaja, te

smanjimo rizik, a u zavisnosti od promjena i nepravilnosti, prema potrebi i

isključimo „objekat“.

Provjere treba vršiti prije nego što se objekat pusti u upotrebu, pri redovnom

održavanju, kao i nakon servisa ili izmjena.


ZAKLJUČAK

Korištenjem dobrih praksi i preporuka standarda IEC 60079-32-1/TS/Ed1:2013,

raspolažemo sa uputama o svojstvima opreme, proizvoda i procesa, potrebnim

da se izbjegnu paljenje i elektrostatske opasnosti, koje proizlaze iz statičkog

elektriciteta, kao i o operativnim uslovima, potrebnim za sigurno korištenje

opreme, proizvoda ili procesa.

Provođenjem svih aktivnosti navedenih u radu i korištenjem preporuka

standarda IEC 60079-32-1/TS/Ed1:2013, rizik od elektrostatskog pražnjenja u

eksplozivnim atmosferama može se držati na prihvatljivo niskom nivou, a za

rudnike uglja skoro eliminirati.





HVALA NA PAŽNJI

Documents

Ex tribina Brčko 2014 - ATEX · Ex tribina Brčko 2014 Trenutno važieći „Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu od statičkog elektriciteta (Sl. list SFRJ broj 62/73)“,