Elektryczność statyczna jako przyczyna wybuchu i pożaru (2). (Nie)bezpiecznie przy gazie

Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf     

Tak jak zapowiedziałem w poprzednim odcinku (artykuł pt. „Instalacje i bezpieczeństwo” z „Magazynu Instalatora” 6-7/2012 – przyp. red.) chciałbym przedstawić Państwu studium przypadku wybuchu i zapłonu gazu ziemnego do jakiego doszło w trakcie odpowietrzania przyłącza gazowego od wyłączonej z ruchu stalowej sieci gazowej do budynku mieszkalnego. Odpowietrzenie prowadzone było pod ciśnieniem ok. 0,26 MPa. W wyniku zdarzenia rannych zostało dwóch pracowników Zakładu Gazowniczego, a budynek mieszkalny uległ poważnemu uszkodzeniu. Przyłącze gazowe o długości 90,5 m i średnicy 32 x 3 mm wykonane zostało z rury polietylowej (PE). W odległości 1,5 m od budynku znajdowało się przejście PE/stal, a przyłącze jako stalowe wprowadzone było do budynku. Przyłącze zakończone było kurkiem sferycznym o średnicy 15 mm, dokręconym do odcinka stalowego. Odcinek stalowy i przejście PE/stal znajdowały się w izolacji polietylowej klasy B i wraz z kurkiem wprowadzone było do lakierowanej metalowej szafki.

W dniu zdarzenia warunki atmosferyczne były następujące: temperatura powietrza wynosiła 22,7ºC, wilgotność była niska i wynosiła 45%, a prędkość wiatru wynosiła 1m/s. Grunt, w którym znajdował się gazociąg, był suchy.

Ładunki elektrostatyczne o dużym potencjale, rzędu do 9 kV, mogą tworzyć się podczas wypływu gazu z gazociągu wykonanego z PE. Szczególnie duże ładunki mogą powstawać przy przepływie gazu zanieczyszczonego – wówczas mogą osiągnąć potencjał od 14 do 24 kV. Do zapłonu gazu ziemnego w mieszaninie z powietrzem wystarczy ładunek o potencjale 2,7 kV. Niebezpieczeństwo powstania ładunków elektrostatycznych istnieje szczególnie przy małej wilgotności powietrza.

Wielkością charakteryzującą niebezpieczeństwo zapłonu mieszaniny gazów palnych z powietrzem jest wystąpienie minimalnej energii, która w przypadku gazu ziemnego wynosi 0,25 mJ. Natomiast człowiek, którego pojemność elektryczna wynosi 200 pF, jest w stanie naładować się elektrycznie do poziomu 10 kV. Energia uwalniania podczas wyładowania elektrostatycznego z człowieka może wtedy wynosić nawet 10 mJ [4]. Wartość ta wielokrotnie przekracza minimalną energię zapłonu zdecydowanej większości gazów palnych, w tym gazu ziemnego.

Biorąc pod uwagę okoliczności zdarzenia oraz analizę niebezpieczeństwa tworzenia się ładunków elektrostatycznych przy wypływie z rurociągów wykonanych z PE, stwierdzono:

  • przyłącze gazowe PE wraz z odcinkiem stalowym o osłonie PE stanowiło jeden układ, w którym podczas przepływu gazu mogły tworzyć się ładunki elektrostatyczne w wyniku tarcia zanieczyszczonego gazu o ścianki rur,
  • odpowietrzenie instalacji prowadzone było pod ciśnieniem ok. 0,26 MPa, co przy średnicy 32 mm sprawiało, że gaz osiągał duże prędkości przepływu,
  • wilgotność powietrza, która wynosiła ok. 45%, była czynnikiem sprzyjającym w tworzeniu się ładunków elektrostatycznych,
  • mała prędkość powietrza, ok. 1 m/s, mogła sprzyjać łatwemu gromadzeniu się mieszaniny gazowo-powietrznej u wylotu z przyłącza (gaz w takich warunkach wolno rozprzestrzenia się w powietrzu), dotknięcie kurka przez pracownika mogło doprowadzić do przeskoku odpowiednio silnej energetycznie iskry elektrostatycznej, która spowodowała zainicjowanie wybuchu i zapłonu wypływającego z instalacji gazu ziemnego.

Przedstawiony przykład dobrze ilustruje zagrożenie związane z niebezpieczeństwem tworzenia się ładunków elektryczności statycznej.

Środki zapobiegawcze 
Gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych można zapobiec m.in. poprzez:

  • stosowanie uziemień antystatycznych – polegające na łączeniu elementów metalowych z ziemią,
  • zwiększenie przewodności elektrycznej materiałów nieprzewodzących (izolacyjnych),
  • ekranowanie części nieprzewodzących,
  • zwiększenie wilgotności względnej powietrza (minimum 70%),
  • jonizację powietrza za pomocą neutralizatorów indukcyjnych wytwarzających odpowiednio dużą liczbę jonów dodatnich i ujemnych,
  • stosowanie podłóg i wykładzin z materiałów antystatycznych,
  • preparację antystatyczną włókien tkanin, półfabrykatów i wyrobów z tworzyw sztucznych (w ilości nie większej niż 0,5-2%),
  • ochronę antyelektrostatyczną pracowników,
  • organizację i zmianę warunków przebiegu procesu technologicznego.

Wybór właściwego środka ochrony przed wyładowaniem elektrostatycznym zależy od rodzaju obiektu i przebiegających procesów. W zależności od funkcji, jaką pełnią zastosowane środki, i od ich poprawnego działania może zależeć bezpieczeństwo procesu, obsługi, komfortu pracy itp. Istnieje więc potrzeba okresowego kontrolowania skuteczności działania zastosowanych rozwiązań.

Regulacje prawne 
Podstawowe krajowe przepis prawne, nakładają obowiązek stosowania ochrony przed elektrycznością statyczną:

  • Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (Dz. U. 2003 r. nr 169, poz. 1650.) nakłada na pracodawcę obowiązek zapewnienia ochrony obiektów budowlanych i urządzeń technicznych przed gromadzeniem się ładunków i wyładowaniami elektryczności statycznej – stwarzającymi zagrożenia w środowisku pracy. Ponadto w pomieszczeniach, w których mogą wystąpić mieszaniny wybuchowe palnych par, pyłów lub gazów z powietrzem, powierzchnie podłóg należy wykonać z materiału, który nie wywołuje wyładowań elektrostatycznych. W przypadku zaś przeładunku materiałów niebezpiecznych – powinien on się odbywać w miejscu do tego przystosowanym, przy wykorzystaniu odpowiednich do tego celu urządzeń oraz środków ochrony zbiorowej i indywidualnej, chroniących przed zagrożeniami i skutkami zagrożeń, szczególnie pochodzących od elektryczności statycznej oraz występujących przy przelewaniu cieczy.
  • Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. nr 80, poz. 563) nakazuje, aby instalacje i urządzenia techniczne oraz technologiczne, w których podczas eksploatacji mogą wytwarzać się ładunki elektryczności statycznej o potencjale wystarczającym do zapalenia występujących materiałów palnych, były wyposażone w odpowiednie (zgodne z PN) środki ochrony przed elektrycznością statyczną.
  • Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa (Dz. U. nr 138, poz. 931) nakazuje, aby pracodawca dokonywał kompleksowej oceny ryzyka związanego z możliwością wystąpienia w miejscach pracy atmosfery wybuchowej, biorąc pod uwagę m.in. prawdopodobieństwo wystąpienia oraz uaktywnienia się źródła zapłonu, w tym wyładowań elektrostatycznych. Ponadto zapobieganie zagrożeniu zapłonu atmosfery wybuchowej powinno także uwzględniać ładunki elektrostatyczne przenoszone lub wytwarzane przez osoby pracujące w środowisku pracy. Natomiast tam, gdzie atmosfera wybuchowa może pojawić się w ilościach zagrażających bezpieczeństwu i zdrowiu, na podstawie przeprowadzonej oceny ryzyka pracodawca ma obowiązek zapewnić osobom pracującym odpowiednie ubiory, które nie będą przyczyniać się do powstania wyładowań elektrostatycznych mogących wywołać zapłon atmosfery wybuchowej.

Tomasz Sawicki

Literatura: 1. www.ciop.pl/6604.html

2. J. Kowalski, M. Wróblewska, „Ochrona przed elektrycznością statyczną w środowisku pracy”, Bezpieczeństwo Pracy, nr 9/2004.

3. M. Łaciak, „Bezpieczeństwo eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci gazowych”, Tarbonus Sp. z o.o. Kraków-Tarnobrzeg 2010.

4. J. Šimorda, J. Staroba, „Elektryczność statyczna w przemyśle”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1970.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij