Bezpieczeństwo pracownika w atmosferze zagrożonej wybuchem 7000030046 Ochrona przed elektrycznością statyczną dr inż. Przemysław Kędzierski
Zastępca Przewodniczącego KT143 ds. elektryczności statycznej w PKN Członek Prezydium Polskiego Komitetu Elektrostatyki SEP Certyfikowany Koordynator ESD (nr uprawnień: 376608) wg PN EN 61340-5-1: Koordynator ESD jest pracownikiem odpowiedzialnym za wdrażanie wymagań niniejszej normy (PN EN 61340-5-1). wg PN EN 61340-5-2: Koordynator ESD jest osobą odpowiedzialną za wszelkie zagadnienia związane z ochroną przed wyładowaniami ESD (ElectroStatic Discharge), może ona być ekspertem mającym uprawnienia w zakresie ochrony przed wyładowaniami ESD.
obowiązujące przepisy EU Dyrektywa 2006/42/WE (maszynowa) Maszyny musza być skonstruowane tak aby zapobiegać bądź ograniczać powstawanie ładunków oraz musza posiadać układ ich rozładowywania Dyrektywa 2014/34/EU (ATEX) Stosując odpowiednie środki należy zapobiegać ładunkom elektrostatycznym, zdolnym do wywoływania niebezpiecznych wyładowań Dyrektywa 1999/92/WE (ATEX USERS) Pracodawca zapewnia pracownikowi odpowiednie środki ochrony indywidualnej wykonane z materiału, który nie będzie powodował wyładowań elektrostatycznych Dyrektywa 89/686/EWG Ubrania powinny być tak zaprojektowane aby nie mogły być źródłem iskry lub zapłonu spowodowanych przez ESD Ubrania nie mogą powodować iskry na skutek uderzeń, tarć, rażeń lub wstrząsów
w strefach zagrożonych wybuchem Dyrektywa 2006/42/WE Dyrektywa maszynowa Maszyny musza być skonstruowane tak aby zapobiegać bądź ograniczać powstawanie ładunków oraz musza posiadać układ ich rozładowywania Maszyny musza być skonstruowane tak, aby zapobiegać wszelkim zagrożeniom wybuchem powodowanym przez maszynę, gazy, ciecze lub opary wytwarzane przez nią
Dz. U. Nr 199, poz. 1228
w strefach zagrożonych wybuchem Dyrektywa 2014/34/EU (ATEX) Elektryczne i nieelektryczne wyposażenie w przestrzeniach zagrożonych wybuchem Należy zapobiegać, stosując odpowiednie środki, ładunkom elektrostatycznym zdolnym do wywołania niebezpiecznych wyładowań Dotyczy bezpieczeństwa i ochrony zdrowia od zagrożeń wynikających z występowania elektryczności statycznej.
Dz.U. 2016, poz. 817
w strefach zagrożonych wybuchem Dyrektywa 1999/92/WE (ATEX USERS) Minimalne wymagania bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników zatrudnionych na stanowiskach, gdzie może wystąpić atmosfera wybuchowa Należy prawidłowo ocenić zagrożenie Szczegółowe obowiązki pracodawców Pracownicy muszą być zaopatrzeni w ubiory zawierające materiały, które nie tworzą wyładowań elektrostatycznych.
Dz.U. 2010 nr 138 poz. 931
w strefach zagrożonych wybuchem Dyrektywa 89/686/EWG Zaimplementowana Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 21 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla środków ochrony indywidualnej (Dz. U. Nr 259, poz. 2173) Ustawa o systemie oceny zgodności ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) 2016/425 z dnia 9 marca 2016 r. w sprawie środków ochrony indywidualnej oraz uchylenia dyrektywy Rady 89/686/EWG
w strefach zagrożonych wybuchem Dyrektywa 89/686/EWG Ocena zgodności i wymagania bezpieczeństwa środków ochrony zdrowia Ubrania powinny być tak zaprojektowane aby nie mogły być źródłem iskry lub zapłonu spowodowanych przez ESD Ubrania nie mogą powodować iskry na skutek uderzeń, tarć, rażeń lub wstrząsów Wymagania bezpieczeństwa i higieny użytkowania sprzętu roboczego podczas pracy Sprzęt roboczy winien ochraniać pracowników przed ryzykiem wybuchów ŚOI przewidziane do użyto w strefach zagrożonych wybuchem powinny być zaprojektowane tak, aby nie mogły być źródłem iskry lub łuku elektrycznego spowodowanego elektrycznością statyczną.
Dz.U. 2005 nr 259 poz. 2173
ROZPORZĄDZENIE 2016/425
Na szczeblu krajowym 1 Obwieszczenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2014 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać bazy i stacje paliw płynnych, rurociągi przesyłowe dalekosiężne służące do transportu ropy naftowej i produktów naftowych i ich usytuowanie (Dz.U. 2014 poz. 1853 ) Ustawa prawo budowlane Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 23 listopada 2016 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych (Dz. U. 2017 poz. 1118) Ustawa prawo geologiczne i górnicze Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 09 listopada 2016 w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących przechowywania i używania środków strzałowych i sprzętu strzałowego w ruchu zakładu górniczego (Dz. U. 2017 poz. 321) Ustawa prawo geologiczne i górnicze
Na szczeblu krajowym 2 Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lipca 2015 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie(dz.u. 2015 poz. 1422) Ustawa prawo budowlane Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 lutego 2003 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy podczas wykonywania robót budowlanych (Dz. U. 2003 Nr 47 poz. 401) Kodeks pracy Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 21 listopada 2014 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Transportu w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego, jakim powinny odpowiadać urządzenia do napełniania i opróżniania zbiorników transportowych (Dz.U. 2015 poz. 34) Ustawa o dozorze technicznym
Na szczeblu krajowym 3 Orzeczenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 sierpnia 2003 r. w sprawie o głoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (Dz.U. 2003 nr 169 poz. 1650) Kodeks pracy Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. 2010 nr 109 poz. 719) Ustawa o ochronie przeciwpożarowej Obwieszczenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 1 sierpnia 2013 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle rolnicze i ich usytuowanie (Dz.U. 2014 poz. 81 ) Prawo budowlane
Dz.U. 2015 poz. 1422
Dz.U. 2003 nr 169 poz. 1650
Dz.U. 2010 nr 109 poz. 719
Wyrób antystatyczny 20
Co oznacza anty(elektro)statyczność? 21
22
Skutki stosowania materiałów nieantystatycznych 24
Wyładowania ESD RÓWNOWAGA Gwałtowne i szybkie rozładowanie skumulowanego nadmiarowego ładunku przez przepływ impulsu prądowego między obiektami o różnym potencjale W powietrzu Koronowe (ulotowe) Snopiaste Stożkowe Iskrowe Snopiaste rozprzestrzeniające się Kontaktowe nie powoduje jonizacji powietrza brak zagrożenia wybuchem
26
ESD fizjologiczne oddziaływanie wyładowań Napięcie człowiek ziemia w kv Energia wyładowania w J Reakcja człowieka < 2,5 0 1 x 10-3 Nieodczuwalne 2,5-o 5 1 x 10-3 4,5 x 10-3 Odczuwalne 5 8 4,5 x 10-3 1 x 10-2 Lekkie ukłucie 8 12 1 x 10-2 2,5 x 10-2 Silne ukłucie 12 25 2,5 x 10-2 1 x 10-1 Lekki wstrząs 25 35 1 x 10-1 2 x 10-1 Średni wstrząs > 35 >2 x 10-3 Silny wstrząs
ESD oddziaływanie wyładowań
Po co to wszystko
Normy seria 61340 PN EN 61340-2-1 Zdolność materiałów i wyrobów do rozpraszania ładunku elektrostatycznego PN EN 61340-2-3 Metody badań stosowane do wyznaczania rezystancji i rezystywności płaskich materiałów stałych, używanych do zapobiegania gromadzeniu się ładunku elektrostatycznego PN EN 61340-3-1 PN EN 61340-3-2 PN EN 61340-4-1 Rezystancja elektryczna wykładzin podłogowych i gotowych podłóg PN EN 61340-4-3 Obuwie PN EN 61340-4-4 FIBC PN EN 61340-4-5 Metody oceny skuteczności ochrony przed elektrycznością statyczną, zapewnianej przez obuwie i podłogę w układzie z udziałem człowieka IEC 61340-4-6 Wrist straps IEC 61340-4-7 Ionization IEC 61340-4-9 Garments PN EN 61340-5-1 Wymagania ogólne PN EN 61340-5-2 Przewodnik użytkownika PN EN 61340-5-3 Właściwości i wymagania dotyczące klasyfikacji opakowań
Normy seria 1149 PN EN 1149-1 Metoda badania rezystywności powierzchniowej PN EN 1149-2 Metoda badania rezystancji skrośnej PN EN 1149-3 Metody badań do pomiaru zaniku ładunku PN EN 1149-5 Wymagania materiałowe i konstrukcyjne seria 60079 PN 60079-0 Atmosfery wybuchowe -- Część 0: Urządzenia -- Podstawowe wymagania IEC TS 60079-32-1 Amendment 1: Explosive atmospheres - Part 32-1: Electrostatic hazards, guidance IEC 60079-32-2 Explosive atmospheres - Part 32-2: Electrostatics hazards - Tests CLC TR 50404 Electrostatics - Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity seria 13463 (80079) PN EN 13463-1 Urządzenia nieelektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem -- Część 1: Podstawowe założenia i wymagania PN EN 16350 Rękawice ochronne -- Właściwości elektrostatyczne
Normy seria 05200 PN E 05200:1992 Terminologia PN E 05201:1992 Metody oceny zagrożeń wywołanych elektryzacja materiałów dielektrycznych stałych Metody oceny zagrożenia pożarowego i lub wybuchowego PN E 05202:1992 Bezpieczeństwo pożarowe i lub wybuchowe Wymagania ogólne PN E 05203:1992 Materiały i wyroby stosowane w obiektach oraz strefach zagrożonych wybuchem Metody badania oporu elektrycznego właściwego i oporu upływu PN E 05205:1997 Ochrona przed elektrycznością statyczna w produkcji i stosowaniu materiałów wybuchowych Wymagania PN E 05208:2002 Elektryczność statyczna Metody pomiaru Pomiar zdolności do elektryzacji PN EN ISO 284 PN EN ISO 8031
Normy IEC 61340-6-1 Electrostatics Part 6-1: Electrostatics control for healthcare general requirements for facilities Elektryczność statyczna Część 6-1: Kontrola parametrów elektrostatycznych w służbie zdrowia wymagania ogólne dla placówek Niniejsza norma ma zastosowanie do obiektów świadczących opiekę zdrowotną, takich jak szpitale, centra opieki i kliniki. Norma określa wymagania techniczne i zalecenia dotyczące kontroli zjawisk elektrostatycznych w placówkach ochrony zdrowia, w tym wymagania dla sprzętu, materiałów i produktów używanych do kontroli elektryczności statycznej. Wymagania niniejszej normy nie mają zastosowania do elektrycznego sprzętu medycznego określonego w normie IEC 60601-1.
Znormalizowane metody badań Parametry statyczne Rezystancja powierzchniowa RS Rezystancja skrośna RV Rezystancja między punktami RPP Rezystancja względem punktu uziemienia RGP Parametry dynamiczne Zdolność do elektryzacji Zdolność do rozpraszania ładunku Czas zaniku Potencjał powierzchniowy Natężenie pola elektrycznego Pojemność elektryczna
Rezystancja powierzchniowa Rezystancja powierzchniowa wyrażona w Ω rezystancja między elektrodami na tej samej powierzchni Rezystywność powierzchniowa zdolność materiału do ograniczania przepływu prądu po jego powierzchni, która zależy od rodzaju, struktury i czystości
Rezystancja powierzchniowa PN EN 61340-2-3
Rezystancja skrośna Rezystancja skrośna Wyrażona w Ω rezystancja mierzona między elektrodami na przeciwnych stronach materiału Rezystywność skrośna Zdolność materiału do ograniczania natężenia przepływu prądu elektrycznego
Rezystancja skrośna (pionowa) PN EN 61340-2-3
Rezystancja skrośna (pionowa) PN EN 61340-4-1
Rezystancja skrośna rękawic PN EN 61340-4-5 PN EN 16350 czyli PN EN 1149-2 lub PN EN 61340-2-3
Rezystancja między punktami
Rezystancja względem uziemienia Wyrażona w Ω całkowita rezystancja mierzona między elektroda stykającą się z powierzchnią badanego obiektu a uziemieniem (magistrala uziemiająca) pomiar PN EN 61340-2-3
61340-4-6 43
61340-4-9 44
Pomiar napięcia elektrostatycznego
Elektryzacja ulotem LAPTOP Vmeter HV supply
Pomiar zdolności do rozpraszania ładunku
Pomiar natężenia pola elektrostatycznego
61340-4-2
Zwalczanie ESD Uziemianie części metalowych i przewodzących Zwiększanie przewodności materiałów Zwiększanie RH Jonizacje powietrza Odpowiedni dobór materiałów Ekranowanie Stosowanie materiałów antystatycznych Zmianę warunków przebiegu procesów
Fundamenty ochrony przed ESD Wdrożyć wymagania norm i utworzyć strefę EPA Powołać osobę odpowiedzialna za kontrolę Określić progi i limity czułości Stosować systemy uziemień Nie używać izolatorów
Strefa EPA Ab c def ghi ESD PROTECTED AREA 52
EPA WYMAGANIA TECHNICZNE ŚRODEK OCHRONY PRZED ESD Przewody do opasek nadgarstkowych WERYFIKACJA ZGODNOŚCI Metoda badania Wartość graniczna SAFETY PIPS Migająca zielona dioda System opasek nadgarstkowych Czas zaniku ładunku za pomocą CPM czas zaniku < 10 s Uziemienie personelu Układ człowiek obuwie IEC 61340-4-5 Obuwie IEC 61340-4-3 Powierzchnie robocze, regały magazynowe i wózki IEC 61340-2-3 R g < 3,5 x 10 7 Ω R g < 1 x 10 9 Ω i napięcie na ciele człowieka < 100 V Rozpraszające 1 x 10 5 Ω <R< 1 x 10 8 Ω Przewodzące R< 1 x 10 5 Ω R g < 1 x 10 9 Ω Podłogi IEC 61340-4-1 R g < 1 x 10 9 Ω Wymagania dla strefy EPA Jonizacja Sprzęt do siedzenia Zanik (od 1 000V do 100V) Napięcie resztkowe IEC 61340-2-3 (8.6.3 z zastrzeżenie, że pomiar jest wykonywany w stosunku do uziemienia) < 20 s <±50 V R g < 1 x 10 10 Ω Odzież IEC 61340-2-3 R p-p < 1 x 10 12 Ω 53
Definicje ESDS element wrażliwy na wyładowanie EPA strefa chroniona przed ESD EPB wspólny punkt uziemienia
Uziemienie przykłady 55
Obuwie Systemy uziemień
Odzież Systemy uziemień
Pracownia elektrostatyki w GIG 58
Komora klimatyczna Kubatura komory 18 m 3 śluzy 26 m 3 59
-47-1 174-5 000 230 5 000 1 099 5 000 1 189 Test chodzenia - napięcie 5000 4000 3000 2000 1000 0-1000 -2000-3000 -4000-5000 max min max min max min max min sekretariat korytarz pokoj 106 pokoj 104
2 070 2 170 572 632 3 480 3 510 1 090 1 100 198 000 241 000 3 900 6 500 3 470 4 100 2 330 2 050 Test chodzenia - rezystancja opór [Mohm] 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 żółta czarna żółta czarna żółta czarna żółta czarna żółta czarna żółta czarna żółta czarna żółta czarna zwykłe specjalne zwykłe specjalne zwykłe specjalne zwykłe specjalne pokój 104 korytarz sekretariat pokój 106
rezystancja w Ω ESD a RH 1,E+11 1,E+10 1,E+09 1,E+08 1,E+07 1,E+06 1,E+05 1,E+04 1,E+03 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 wilgotność w % RH
rezystancja w Ω ESD a RH 1,E+12 1,E+11 1,E+10 elektroda model 850 elektroda paskowa na przeplocie 1,E+09 elektroda paskowa poza przeplotem materiał odniesienia 1,E+08 1,E+07 20 30 40 50 60 70 80 90 wilgotność w % RH
rezystancja w Ω Buty 3,E+07 rezystancja układu człowiek obuwie podłoga 3,E+07 2,E+07 2,E+07 1,E+07 2828 2685 1850 6,E+06 1,E+06 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 miesiące
napięcie w V 250 test chodzenia dla skarpet - suche warunki 200 150 100 50 0 moje grube sierzant cienkie krzyżyki -50-100 -150 buty
Praktyczne zastosowanie ESD Odpylanie gazów Elektroseparacja mieszanin cieczy i ciał stałych w celu wzbogacania lub rozdzielania Napylanie elektrostatyczne Malowanie elektrostatyczne Drukowanie elektrostatyczne Przędzenie elektrostatyczne elektrofotografia
Zakres akredytacji GIG PN-EN ISO 284:2013-06 Taśmy transporterowe PN-EN 1149-1:2008 PN-EN 1149-2:1999 PN-E 05203:1992 PN-EN ISO 8031:2010 PN-EN 16350:2014-08 PN-EN 50540:2010 PN-EN 60079-0:2013-03 PN-EN 60079-32:2015-08 PN-EN 61340-2-1:2015-12 PN-EN 61340-2-3:2002 PN-EN 61340-4-1:2006 PN-EN 61340-4-3:2003 Odzież ochronna Odzież ochronna Urządzenia w atmosferach wybuchowych Rury i węże Rękawice ochronne Materiały metalowe i przewodzące Urządzenia w atmosferach wybuchowych Urządzenia w atmosferach wybuchowych Materiały stałe Materiały, wyroby i urządzenia antystatyczne Wykładziny podłogowe i gotowe podłogi Obuwie Opinie i interpretacje formułowane na podstawie wyników badań
Dziękuję za uwagę Przemysław Kędzierski www.elektrostatyka.gig.eu 68