Kiedy powietrze jest czyste?

Transkrypt

1 ST Kiedy powietrze jest czyste? 12 najczęściej zadawanych pytań dotyczących pomiarów parametrów Trujące lub wybuchowe substancje to jedna z najczęstszych przyczyn wypadków związanych z pracą w przestrzeniach ograniczonych i zbiornikach. Dlatego poprawnie i starannie wykonane pomiary parametrów przed wejściem należą do najistotniejszych środków bezpieczeństwa i stanowią podstawę oceny ryzyka, którą należy przeprowadzić przed każdym wejściem do przestrzeni ograniczonej lub zbiornika. Drägerwerk AG & Co. KGaA 1

2 Podstawowa wiedza i profesjonalne porady Pomiary parametrów to jedno z najbardziej skomplikowanych zadań wykonywanych z użyciem przenośnych detektorów gazu. Proces ten obejmuje ocenę ryzyka, przeprowadzenie pomiaru oraz ocenę wyników. Osoba odpowiedzialna za wykonanie pomiarów parametrów musi dysponować bogatą, ekspercką wiedzą na temat właściwości różnych substancji niebezpiecznych, obsługi przyrządów, specyfiki poszczególnych instalacji itp. Trenerzy z Akademii Dräger wiedzą najlepiej, co ma znaczenie w praktycznym zastosowaniu. Dysponują wiedzą z pierwszej ręki na temat wyzwań i problemów, z jakimi spotykają się w codziennej pracy uczestnicy ich seminariów. Niniejszy dokument przedstawia najczęściej zadawane pytania z seminariów wraz z odpowiedziami trenerów Dräger. 1. Kiedy dokładnie należy wykonać pomiary parametrów przed rozpoczęciem pracy w przestrzeniach ograniczonych i zbiornikach? Na krótko przed przystąpieniem do pracy czyli bezpośrednio przed realizacją zadania. Jeśli po wykonaniu pomiarów parametrów zdecydujesz się iść na lunch, a następnie wydasz zgodę na wejście do przestrzeni lub zbiornika bez powtórzenia pomiarów, może na Ciebie czekać nieprzyjemna niespodzianka: czynniki środowiskowe, takie jak temperatura i wentylacja, mogą bardzo szybko zmienić skład atmosfery. WSKAZÓWKA Jeśli istnieje możliwość, że prace nie rozpoczną się bezpośrednio po przeprowadzeniu pomiarów parametrów, należy umieścić przenośny detektor gazu lub (preferowana opcja) przenośne urządzenie do monitorowania obszaru, np. Dräger X-zone, w reprezentatywnym punkcie zbiornika. Jeśli w trakcie nieobecności w zbiorniku dojdzie do zmiany w składzie atmosfery i przekroczenia wartości granicznych, przyrząd zgłosi wystąpienie alarmu. Należy pamiętać o tym, szczególnie w trakcie przestojów, że wstępnie ustawiony próg alarmu niekoniecznie odpowiada wartości granicznej narażenia w miejscu pracy (WEL). Ponieważ w trakcie przestojów czas pracy jest z reguły dłuższy, często stosuje się współczynniki redukcyjne. Wyrównują one różnice pomiędzy wartościami odniesienia czasowego WEL i rzeczywistymi godzinami pracy. Współczynnik WEL odnosi się do całkowitego czasu narażenia wynoszącego 8 godzin dziennie, jednak standardowy czas pracy w trakcie przestoju w zakładzie to 12 godzin. W takich przypadkach próg alarmu detektorów gazu musi być niższy niż wartość WEL. 2. Jak często należy przeprowadzać testy funkcjonalne? Większość producentów zaleca sprawdzenie stanu baterii, funkcji alarmowych i wyświetlacza w swoich przyrządach przed każdym użyciem. W praktyce zastosowanie mają przepisy międzynarodowe oraz przepisy wewnętrzne, różne w różnych zakładach. Przykładowo w Niemczech towarzystwa ubezpieczeniowe wymagają od pracodawców, by codziennie sprawdzali każdy przenośny detektor gazu. Wymóg codziennej kontroli można zinterpretować jako przeprowadzanie jej co trzecią zmianę mówi trener Dräger Florian Mehlis. Przyznam, że nie zaufałbym urządzeniu, które jest w użytku od 16 godzin, bez jego wcześniejszego przetestowania. Obecnie powszechnie stosowana jest następująca procedura: wszystkie dostępne przyrządy są testowane przed każdą zmianą, a następnie przechowywane w pojemniku dostępnym dla każdego pracownika. Podpowiedź: oczywiście przyrząd można wyłączyć, a następnie włączyć nieco później po wykonaniu testu funkcjonalnego, np. w sytuacji, gdy miejsce pracy jest bardzo oddalone. 3. Dlaczego regulację punktu zerowego należy przeprowadzać na świeżym powietrzu? Aby określić punkt odniesienia pomiarowego detektora gazu, należy przeprowadzić kalibrację punktu zerowego. Pozwala to zagwarantować, że wskazywane wartości odpowiadają faktycznie występującemu stężeniu gazów. Aby prawidłowo wyregulować punkt zerowy, kalibrację należy przeprowadzić w miejscu, gdzie nie występują żadne substancje niebezpieczne, tj. najlepiej na świeżym powietrzu. Jeśli przyrząd jest używany po raz pierwszy, należy wziąć pod uwagę inny czynnik. Oryginalne ustawienia fabryczne detektora gazu są określane w bardzo specyficznych warunkach. Na przykład Dräger kalibruje swoje czujniki w niemieckiej Lubece, w warunkach ciśnienia powietrza 1013,25 hp i temperatury pokojowej wynoszącej Drägerwerk AG & Co. KGaA 2

3 20 C. Znacząco niższe ciśnienie powietrza na przykład na dużych wysokościach lub diametralnie różna temperatura otoczenia zmieniają fizyczne wartości odniesienia, przez co mogą wpływać na wyniki pomiarów. Czy detektor gazu działa prawidłowo? Cztery kroki, które należy wykonać przed przeprowadzeniem pomiaru parametrów: 1. Sprawdzenie stanu baterii i wyświetlacza urządzenia 2. Test funkcjonalny 3. Test na świeżym powietrzu 4. Test szczelności całego systemu wraz z wężem i test działania pompy 4. W jaki sposób można wyznaczyć reprezentatywne punkty pomiaru? W przypadku stwierdzenia obecności metanu w próbce pobranej z dna zbiornika można z całą pewnością stwierdzić, że występuje zagrożenie wybuchem. Metan to lekki gaz, który bardzo szybko miesza się z powietrzem otoczenia. Chmura metanu ma tendencję do wznoszenia się do góry. Stężenie gazu na dnie zbiornika nie informuje o tym, jak wysokie zagrożenie wybuchem występuje w tej przestrzeni. Jeśli w zbiorniku zostanie wykryty siarkowodór, próbka gazu pobrana z górnej części zbiornika nie da wiarygodnych wyników, ponieważ H2S z masą molową 34 g/mol jest znacznie cięższy od powietrza (29 g/mol), przez co opada na dno. Oba przykłady pokazują, że pobranie próbek do pomiarów z niewłaściwych miejsc może w niektórych przypadkach doprowadzić do śmierci. Praktyczna reguła brzmi następująco: lekkie gazy szybko mieszają się z powietrzem, objętość chmury powiększa się błyskawicznie i chmura unosi się do góry. Dlatego pomiary w otwartej przestrzeni należy przeprowadzać w pobliżu źródła wycieku. Stężenie jest najwyższe w górnych częściach zbiorników. Ciężkie gazy przemieszczają się na dole jak ciecze, omijają przeszkody lub do nich przywierają, słabo mieszają się z powietrzem otoczenia i mają szeroki zasięg. Pomiary należy wykonywać w obszarze przepływu przy dnie. Jednak masa molowa i właściwości fizyczne substancji niebezpiecznych to tylko dwa aspekty konieczne do wyznaczenia odpowiednich punktów ST pomiaru. Oprócz nich należy także rozważyć następujące aspekty: Rodzaj i kształt zbiornika lub przestrzeni ograniczonej: praktycznie żaden zbiornik nie jest idealnie wypoziomowany. Ciężkie gazy gromadzą się w obniżeniach dna, lekkie gazy w najwyższych punktach. Należy także uwzględnić wszelkie wybrzuszenia, instalacje itp. Temperatura: jeśli gazy są rozgrzane np. w sytuacji, gdy na zbiornik przez wiele godzin padały promienie słoneczne molekuły zaczynają poruszać się szybciej, a prędkość dyfuzji (mieszanie się z powietrzem otoczenia) wzrasta. Wentylacja: prądy powietrzne zmieniają położenie i stężenie chmur gazowych. Dodatkowo należy pamiętać, że zbiornik, w którym przeprowadzane są prace, nie zawsze można całkowicie odseparować od przewodów rurowych i kanałów. W takim przypadku należy ocenić, czy istnieje ryzyko przedostania się do wnętrza gazu i zastosować odpowiednie środki ochrony, np. zapewnić pracownikom wymagane środki ochrony indywidualnej. Drägerwerk AG & Co. KGaA 3

4 Podstawowe pytanie Czy substancja niebezpieczna będąca przedmiotem detekcji jest cięższa, czy też lżejsza od powietrza? Informacje na temat gęstości substancji można znaleźć w kartach charakterystyki. 5. W jaki sposób można określić, czy gaz jest cięższy, czy lżejszy od powietrza? 1 Na przykład porównując masę molową związku z masą powietrza (29 g/mol). Masę molową związku oblicza się, sumując masy molowe pierwiastków i mnożąc je przez ich numer indeksowy. Masę atomową względną poszczególnych pierwiastków można znaleźć w układzie okresowym pod pełną nazwą pierwiastka. Siarkowodór M(H 2 S) = 2 x M(H) + M(S) M(H 2 S) = 2 x 1,01 g/mol + 32,07 g/mol = 34,09 Wynik: M(H 2 S) > M(pow.) (siarkowodór jest cięższy od powietrza) Metan M(CH 4 ) = M(C) + 4 x M(H) M(CH 4 ) = 12,01 g/mol + 4 x 1,01 g/ mol = 16,05 Wynik: M(CH 4 ) < M(pow.) (metan jest lżejszy od powietrza) 6. Niedobór tlenu w atmosferze zagraża ludziom wyłącznie w sytuacji, gdy stężenie spada poniżej 17%. Dlaczego więc w przypadku pomiarów parametrów stężenie wynoszące np. 20,5% stanowi już wartość alarmową? Ponieważ lekki niedobór tlenu może sprawić, że stężenie substancji wybuchowych i niebezpiecznych w atmosferze już zostanie przekroczone. Powietrze składa się w czterech piątych z azotu i w jednej piątej z tlenu (dokładne proporcje pokazano w ramce). Jeśli do tej mieszaniny dodamy gaz obojętny, zmieni się nie tylko stężenie tlenu (w procesie wyparcia), lecz również stężenie azotu dokładnie rzecz biorąc, redukcja będzie w tym przypadku cztery razy większa. Jeśli do atmosfery dostanie się np. 10% obj. helu, stężenie tlenu spadnie o 2% obj., a stężenie azotu o 8% obj. Zobaczmy, co to oznacza, przyglądając się temu zjawisku w odwrotnej kolejności: przypuśćmy, że detektor gazu zmierzy stężenie tlenu w zbiorniku na poziomie 20,5% obj. Uwolniony gaz nie tylko wypiera 0,4% obj. tlenu, lecz także 1,6% obj. azotu a więc łącznie w atmosferze znajduje się 2,0% obj. niepożądanej substancji. Odpowiada to mniej więcej ppm to stężenie śmiertelne w przypadku niemalże wszystkich substancji niebezpiecznych. Praktyczna reguła brzmi następująco: 5% obj. gazu nośnego ogranicza stężenie tlenu w przestrzeni ograniczonej o 1% obj. Stężenie 1% obj. odpowiada ppm. Ważne Samo stężenie tlenu nie jest miarodajne. Stężenie tlenu na poziomie 20,9% nie oznacza, że powietrze jest wolne od substancji niebezpiecznych! 1 Gdy temperatura gazu i powietrza jest taka sama. Drägerwerk AG & Co. KGaA 4

5 ST Kiedy powietrze jest czyste? 7. Jak przeliczyć stężenie wyrażone w % obj. na ppm lub ppb? Gazy wybuchowe, np. metan, etan i inne węglowodory, stanowią zagrożenie w stężeniach, które można bez problemu wyrazić w % obj., jednak gazy toksyczne (CO, CI2, H2S, HCN itp.) są niebezpieczne w znacznie niższym stężeniu i dlatego wyraża się je w liczbie części na milion (ppm). Wzór na przekształcenie 1% obj. = ppm = ppb 8. D laczego nie należy opuszczać detektora gazu zawieszonego na pasku do przestrzeni ograniczonej lub zbiornika, w których ma zostać przeprowadzony pomiar? Odpowiedź jest bardzo prosta: ponieważ gdy opuszczamy detektor na dół, a sami zostajemy na górze, nie mamy możliwości odczytania danych z wyświetlacza. Czasami argument ten bywa bagatelizowany: jeśli opuszczany detektor nie generuje sygnału alarmowego, nie ma powodów do obaw i można wydać zgodę na wejście do zbiornika. Nie jest to do końca prawdą. Co w sytuacji, gdy wartość pomiaru jest tylko odrobinę niższa od wartości progowej? Taki odczyt na wyświetlaczu z pewnością wzbudziłby nasz niepokój, nawet przy braku przekroczenia progu alarmu. 9. J ak długo powinno trwać zanurzenie węża, zanim możliwe będzie pobranie próbki do pomiarów? Praktyczna zasada głosi, że zanurzenie powinno standardowo trwać ok. trzech minut na każdy metr węża plus 30 sekund. Inna reguła mówi z kolei o tym, że wymagany czas zanurzenia to pięć minut dla każdego punktu pomiarowego na 10 metrów węża. Drägerwerk AG & Co. KGaA 5

6 Najważniejsza sprawa: dokładny czas trwania zanurzenia może się różnić w zależności od zadania pomiarowego i mechanizmów dyfuzji. Przy obliczaniu czasu zanurzenia należy uwzględnić gęstość poszczególnych gazów oraz stopień ich pochłaniania i przewodzenia przez ścianki węża. Stopień ten zależy m.in. od materiału, z którego wykonany jest wąż: Viton 2 odznacza się większą odpornością na działanie chemikaliów niż wulkanizowana guma, wykazuje słabsze przyleganie do ścianek i jest odporny na działanie rozpuszczalników. 10. Czy detektory gazu mogą być stosowane z akcesoriami np. wężami lub pompami wytwarzanymi przez innych producentów? Nie, pod żadnym pozorem. Zasada ta dotyczy także urządzeń ochrony oddechowej. Większość detektorów gazu Dräger jest zapewne kompatybilna z wężami od innych producentów. Jeśli jednak dojdzie do wypadku lub wystąpienia błędów, wszelkie udzielone gwarancje nie będą mieć skutków prawnych. Wynika to z faktu, że detektory gazu są dopuszczone do użytku wyłącznie z określonymi, konkretnymi akcesoriami, które wymienione są w tzw. Deklaracji zgodności (w Podręczniku technicznym). Ważne Gumowy wąż nie nadaje się do pomiarów siarkowodoru materiał nie zapobiega dyfuzji molekuł H 2 S na zewnątrz. 11. Jakie dane należy udokumentować w protokole z pomiaru parametrów? W protokole należy określić przestrzeń lub zbiornik, w których przeprowadzono pomiary parametrów, jak również godzinę oraz warunki wykonania. Lista najistotniejszych informacji: Data i godzina i/lub czas trwania Numer zbiornika i punkt pomiaru w ramach zbiornika, jeśli punktów jest więcej niż jeden Wykryte substancje niebezpieczne Podział obowiązków (nazwisko osoby wykonującej pomiar, nazwisko przełożonego) Dane przyrządów użytych do pomiarów parametrów, tak aby można je było później łatwo zlokalizować. ST Viton jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy DuPont. Drägerwerk AG & Co. KGaA 6

7 12. Czym różnią się od siebie poszczególne rodzaje czujników? Czujniki elektrochemiczne działają podobnie jak akumulatory. Gdy gaz docelowy dotrze do czujnika, pomiędzy dwoma elektrodami w wyniku reakcji chemicznej powstaje niewielki ładunek elektryczny. Zjawisko to jest rejestrowane przez transmiter, przy czym amplituda sygnału jest proporcjonalna do stężenia gazu. Czujnik elektrochemiczny Warto wiedzieć: Dostępne są czujniki elektrochemiczne dla ponad 100 toksycznych gazów Czujniki działają w zakresie temperatury od -40 do +65 C Czujniki odznaczają się wysoką wytrzymałością i długim okresem eksploatacji Zjawisko czułości skrośnej będące przyczyną fałszywych alarmów można ograniczyć, stosując filtry selektywne Chip pamięci Reduktor ciśnienia Element elektrochemiczny Filtr selektywny ST W czujnikach katalitycznych gaz docelowy jest spalany przez grzewczy element detektora, tzw. pelistor, z użyciem katalizatora. Proces utleniania wywołuje reakcję cieplną, która zwiększa wytrzymałość elektryczną w drugim pelistorze. Pelistor ten mierzy temperaturę otoczenia wartość pomiaru zależy od różnicy pomiędzy dwoma sygnałami. Warto wiedzieć: Czujniki katalityczne mogą wykryć ponad 200 palnych gazów i par, jednak nie potrafią ich rozróżnić Do przeprowadzenia procesu spalania potrzebują tlenu z powietrza otoczenia Stwarzają ryzyko zatrucia związkami siarki (H 2 S, SO 2 ) i fluorowcowymi węglowodorami Metale ciężkie, paliwo ołowiowe, substancje zawierające silikon i polimery długołańcuchowe mogą pokryć katalizator Czujnik katalityczny (Zasada działania na przykładzie metanu) Metan Tlen Platynowa spirala Połączenia elektryczne Podstawa pelistora Sicherheitstechnik GmbH, Lübeck 0069 XXX Made in Germany 09 Serial-No. ARLL 68 Part-No. DrägerSensor H2S Drägerwerk AG & Co. KGaA 7 ST

8 Czujniki na podczerwień wykorzystują fakt, że węglowodory pochłaniają promieniowanie podczerwone. Takie tłumienie światła jest wykrywane przez światłoczuły pyrodetektor w czujniku, a następnie konwertowane na sygnał określający wartość pomiaru. Warto wiedzieć: Czujniki na podczerwień służą do detekcji związków węglowodorowych Szeroki zakres: wykrywanie stężeń od kilkuset ppm do 100% obj. Brak zużycia Czujnik na podczerwień Źródła podczerwieni Szafirowe szkło Ognioodporna obudowa Podgrzewane lusterko Rozdzielacz wiązki Detektor pomiarowy Detektor odniesienia ST Gaz Masz dodatkowe pytania? Specjalnie dla naszych klientów przygotowaliśmy ofertę seminariów Akademii Dräger, w trakcie których praktyczne ćwiczenia pozwalają zdobyć bogatą, ekspercką wiedzę i wszelkie umiejętności niezbędne do bezpiecznego przeprowadzania pomiarów parametrów w zbiornikach oraz przestrzeniach ograniczonych występujących w zakładzie. DRUK ST Odkryj pełną ofertę naszych przenośnych detektorów gazu i znajdź rozwiązania dobrane do codziennych wyzwań występujących w Twoim zakładzie: NIEMCY Dräger Safety AG & Co. KGaA Revalstraße Lubeka PDF 8585 Drägerwerk AG & Co. KGaA 8

9 MATERIAŁY ŹRÓDŁOWE 1 Gdy temperatura gazu i powietrza jest taka sama. 2 Viton jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy DuPont. Drägerwerk AG & Co. KGaA 9