Bezpieczeństwo pracownika w

atmosferze zagrożonej wybuchem

Ochrona przed elektrycznością

statyczną

dr inż. Przemysław Kędzierski

7000030046

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.

• 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

obowiązujące przepisy EU

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

• 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.

w strefach zagrożonych wybuchem

Dz.U. 2016, poz. 817

• 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.

w strefach zagrożonych wybuchem

Dz.U. 2010 nr 138 poz. 931

• 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.

w strefach zagrożonych wybuchem

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

21

Co oznacza anty(elektro)statyczność?

22

Skutki stosowania materiałów

nieantystatycznych

24

Wyładowania ESD

• 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

RÓWNOWAGA

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 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 powierzchniowa

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

PN EN 61340-4-1

Rezystancja skrośna (pionowa)

Rezystancja skrośna rękawic

PN EN 16350 czyli PN EN 1149-2 lub PN EN

61340-2-3

PN EN 61340-4-5

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

HV supply

LAPTOP

Vmeter

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

52

Abc def ghi

ESD

PROTECTED

AREA

EPA

53

WYMAGANIA

TECHNICZNEŚRODEK OCHRONY PRZED ESD

WERYFIKACJA ZGODNOŚCI

Metoda badania Wartość graniczna

Uziemienie

personelu

Przewody do opasek

nadgarstkowychSAFETY PIPS Migająca zielona dioda

System opasek nadgarstkowych Czas zaniku ładunku za pomocą CPM czas zaniku < 10 s

Układ człowiek obuwie IEC 61340-4-5

Rg < 3,5 x 107 Ω

Rg < 1 x 109 Ω i napięcie na ciele

człowieka < 100 V

Obuwie IEC 61340-4-3

Rozpraszające

1 x 105 Ω <R< 1 x 108 Ω

Przewodzące

R< 1 x 105 Ω

Wymagania dla

strefy EPA

Powierzchnie robocze, regały

magazynowe i wózkiIEC 61340-2-3 Rg < 1 x 109 Ω

Podłogi IEC 61340-4-1 Rg < 1 x 109 Ω

JonizacjaZanik (od 1 000V do 100V) < 20 s

Napięcie resztkowe <±50 V

Sprzęt do siedzenia

IEC 61340-2-3 (8.6.3 z zastrzeżenie, że

pomiar jest wykonywany w stosunku

do uziemienia)

Rg < 1 x 1010 Ω

Odzież IEC 61340-2-3 Rp-p < 1 x 1012 Ω

Definicje

• ESDS – element wrażliwy na wyładowanie

• EPA – strefa chroniona przed ESD

• EPB – wspólny punkt uziemienia

Uziemienie

55

przykłady

Systemy uziemień

– Obuwie

Systemy uziemień

– Odzież

Pracownia elektrostatyki w GIG

58

Komora klimatyczna

59

Kubatura

• komory 18 m3

• śluzy 26 m3

Test chodzenia - napięcie230

-47

-1 1

74

-5 0

00

5 0

00

1 0

99

5 0

00

1 1

89

-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

Test chodzenia - rezystancja2

07

0

2 1

70

57

2

63

2

3 4

80

3 5

10

1 0

90

1 1

00

19

8 0

00

24

1 0

00

3 9

00

6 5

00

3 4

70

4 1

00

2 3

30

2 0

50

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

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

opór [Mohm]

ESD a RH

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

1,E+08

1,E+09

1,E+10

1,E+11

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

rezysta

ncja

w Ω

wilgotność w % RH

ESD a RH

1,E+07

1,E+08

1,E+09

1,E+10

1,E+11

1,E+12

20 30 40 50 60 70 80 90

rezysta

ncja

w Ω

wilgotność w % RH

elektroda model 850

elektroda paskowa na przeplocie

elektroda paskowa poza przeplotem

materiał odniesienia

Buty

1,E+06

6,E+06

1,E+07

2,E+07

2,E+07

3,E+07

3,E+07

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

rezysta

ncja

w Ω

miesiące

rezystancja układu człowiek obuwie podłoga

2828

2685

1850

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

moje grube sierzant cienkie krzyżyki

nap

ięcie

w V

buty

test chodzenia dla skarpet - suche warunki

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 GIGPN-EN ISO 284:2013-06 Taśmy transporterowe

PN-EN 1149-1:2008 Odzież ochronna

PN-EN 1149-2:1999 Odzież ochronna

PN-E 05203:1992 Urządzenia w atmosferach wybuchowych

PN-EN ISO 8031:2010 Rury i węże

PN-EN 16350:2014-08 Rękawice ochronne

PN-EN 50540:2010 Materiały metalowe i przewodzące

PN-EN 60079-0:2013-03 Urządzenia w atmosferach wybuchowych

PN-EN 60079-32:2015-08 Urządzenia w atmosferach wybuchowych

PN-EN 61340-2-1:2015-12 Materiały stałe

PN-EN 61340-2-3:2002 Materiały, wyroby i urządzenia antystatyczne

PN-EN 61340-4-1:2006 Wykładziny podłogowe i gotowe podłogi

PN-EN 61340-4-3:2003 Obuwie

Opinie i interpretacje formułowane na podstawie wyników badań

68

Dziękuję za uwagę

Przemysław Kędzierski

www.elektrostatyka.gig.eu