RAM - Novi katalog Monografija 1962. - 2012. Zavarivanje.info

Uređenje radnog mjesta i mjerenje učinkovitosti sustava za filtraciju dimnih plinova. osobna zaštita od štetnih plinova, dimnih plinova i krutih čestica u zraku

Uređenje radnog mjesta i mjerenje učinkovitosti sustava za filtraciju dimnih plinova. osobna zaštita od štetnih plinova, dimnih plinova i krutih čestica u zraku

Uvod

Zavarivanje i rezanje su povezani s nastankom različitih čestica, para i plinova kojima se kontaminira okolina te generirane čestice dolaze u dišno područje zavarivača. Da bi se koncentracija tih čestica, para i plinova minimalizirala potrebno je poduzeti prventivne mjere poput lokalnog odsisa ili ventilacije te primjenom osobnih zaštitnih sredstava (eng. RPD-respiratorv protective devices).

Dobro je poznato da određene čestice, pare i plinovi koji nastaju tijekom zavarivanja imaju kratkoročno i dugoročno negativan utjecaj na zdravlje poput npr. kancerogenog djelovanja kroma (VI) kod nehrđajućih čelika.

Osnovne kontrolne mjere za smanjenje zagađenja

Osnovne kontrolne mjere za smanjenje zagađenja koje možemo primijeniti pri organizaciji radnog mjesta i zaštiti zavarivača mogu se podijeliti kako slijedi:

1. smanjenje količine zagađivača principom supstitucije, što podrazumijeva promjenu tehnologije, dodatnog materijala i parametara zavarivanja u cilju smanjenja emisije čestica, para i plinova. Međutim, ovaj način je teško ostvariv u realnim uvjetima.

2.izolacija izvora zagađenja u ventiliranom prostoru ili pod usisnim pokrovom koji se nalazi iznad zone zavarivanja. Ovaj koncept je lako primjenjiv kod automatskih radnih stanica ili robotskih ćelija te se sve više primjenjuje zbog povećanog obima automatizacij'e. Slika 1. prikazuje robotsku ćeliju u ventiliranom prostoru.

Robotizirano zavarivanje u ventiliranom odvojenom prostoru
Slika l. Robotizirano zavarivanje u ventiliranom odvojenom prostoru

3.kontrola zagađenosti lokalnim odsisom, pri čemu se primjenjuje princip odsisa tj. skupljanja para i plinova nastalih zavarivanjem ili rezanjem direktno na izvoru prije nego što dosegnu dišnu zonu zavarivača.

4.Osobna respiratorna zaštita, koja se primjenjuje kao dodatak ventilaciji ili kao jedini način zaštite pri zavarivanju.

Najveću fleksibilnost i učestalost primjene ima kontrola zagađenosti lokalnom ventilacijom i upotreba sredstava osobne zaštite koji su i detaljnije opisani.

Kontrola zagađenosti lokalnom ventilacijom

Pare i plinovi, te ozon koji nastaje u prostoru oko električnog luka direktno zbog pozitivnog uzgona toplinske konvekcije dolaze u dišnu zonu zavarivača. Koncept opće ventilacije ne smanjuje rizik izlaganju ali se vrlo često korist u praksi. Opća ventilacija se koristi za dobavu svj'ežeg zraka i odvođenje zagađivača koji nisu skupljeni lokalnim odsisom. Osnovni koncept lokalnog odsisa je da se proizvede gibanje zraka pomoću odsisne nape koja će skupiti i odvesti zagađene pare i plinove u usisni sklop i dalje u filterski sustav ili okolinu pri čemu se opća ventilacija koristi kao dodatni mehanizam. Potrebna brzina strujanja zraka ovisi o položaju usisne nape u odnosu na produkte isparavanja i izgaranja te njihovu brzinu u trenutku hvatanja. Ako su poznate brzine pri hvatanju zagađivača, udaljenost od izvora te dimenzije usisne nape može se izračunati potreban protok koji će ostvariti potrebnu dinamiku odsisa. Preporučene brzine pri skupljanju para i plinova nastalih zavarivanjem ovise o položaju usisne nape te iznose kako slijedi:

  • odsis iznad zavara - 0,5 do 1 m/s
  • odsis sa strane - 1 m/s
  • odsis s donje strane - 1 do 2 m/s

Nova norma prEN ISO 15012-2 definira metode ispitivanja performansi uređaja za odsis.

Podjela sustava za lokalnu ventilaciju

Sustavni za lokalnu ventilaciju mogu se podijeliti u tri grupe:

  1. fiksne instalacije,
  2. mobilne ili fleksibilne sustave,
  3. odsis integriran u cpremu za zavarivanje.

U situacijama kada se zavarivanje odvija na specifičnim lokacijama i pri čemu je radni komad ograničene veličine primjenjuju se fiksne instalacije tj. usisni sustavi integrirani ili nadograđeni na zavarivačke stolove. Veliku prednost ovakvog sustava predstavlja činjenica da nije potrebno pomicati odsisnu kapu tijekom promjene pozicije zavarivanja. Preferira se odsis sa stražnje strane sa ugrađenim pregradama na stolu kako bi se kanalizirao protok zraka. Stolovi s odsisom s donje strane imaju kao veliki nedostatak visoku brzinu strujanja zraka kako bi se poništio pozitivan uzgon toplih para i plinova. Brzina dizanja nastalih para i plinova pri zavarivanju je od 0,2 do 1 m/s na udaljenosti 10-20 cm od električnog luka. Velike brzine imaju za posljedicu protok velike količine zraka. Uz to velike brzine strujanja ^ mogu utjecati na kvalitetu plinske zaštite i lošu kvalitetu zavara. Za zavarivanje velikih komada preferiraju se kabine s push-pull sustavom protoka zraka kako bi se poboljšalo odvođenje zagađivača od operatera. Slika 2. prikazuje zavarivački stol s nadograđenom usisnom napom.

Zavarivački stol s nadograđenom usisnom napom
Slika 2. Zavarivački stol s nadograđenom usisnom napom

Zbog različitosti proizvoda i radnih zahtjeva većina lokalnih odsisnih sustava se dizajnira kao fleksibilni sustavi za opću namjenu. Ovakvi sustavi su podijeljeni u dvije osnovne grupe; niskovakuumski i visokovakuumski sustavi.

Niskovakuumski sustavi moraju imati nizak otpor strujanju zraka pa su promjeri cijevi veliki. Prednost ovakvih sustava je veliki protok zraka te je zona hvatanja tj. skupljanja dosta velika. S druge strane veliki promjer cijevi otežava dovođenje ovakvih sustava na velike konstrukcije.

Niskovakuumski usisni sustav
Slika 3. Niskovakuumski usisni sustav

Za primjenu u radionicama niskovakuumski sustavi su često oblikovani kao fleksibilne ruke montirane na zidu s protokom od 700 do 1500 m3/h, slika 3.

Oblik usisne nape kod niskovakuumskih sustava utječe na efikasnost odsisa, slika 4. Pokazalo se da bolju učinkovitost imaju ovalne nape.

Utjecaj oblika usisne nape na učinkovitost odsisa
Slika 4. Utjecaj oblika usisne nape na učinkovitost odsisa

Visokovakuumski sustavi imaju dugačke usisne cijevi malog promjera. Sastoje se od malih prenosivih usisnih kapa koje su povezane s fleksibilnim cijevima. Glavna prednost ovakvog tipa uređaja je visoka fleksibilnost i prenosivost te je moguća primjena na velikim objektima, skučenim prostorirna,_brodogradilištima itd. N'edostatak je niski protok zraka, uobičajeno manje od 200 m3/h i vrlo mala usisna zona.

Fleksibilni odsisni sustavi zahtijevaju pomicanje usisne nape blizu para i plinova nastalih zavarivanjem. Zbog toga što to premještanje obavlja operater/zavarivač, efikasnost fleksibilnih odsisnih sustava je određena korištenjem od strane zavarivača. Iskustva iz prakse pokazala su da je efikasnost takvih sustava od 50 do 70% dok visokovakuumski sustavi imaju znatno nižu efikasnost. Mala usisna zona visokovakuumskih sustava zahtijeva pozicioniranje iznad zavara. Stoviše, mala uisisna zona znači da visokovakuumski sustavi nisu u stanju pokupiti ozon nastao u okolini električnog luka kao i dušične okside nastale plinskim zavarivanjem.

Visokovakuumski sustav za lokalni odsis
Slika 5. Visokovakuumski sustav za lokalni odsis

MIG zavarivanje s ugrađenom sapnicom za odsis
Slika 6. MIG zavarivanje s ugrađenom sapnicom za odsis

Odsisni sustav može biti integriran u pištolje za MIG/MAG i FCAW zavarivanje kao
njihov sastavni dio te se pri tome zahtjeva visoki vakuum. Promjer sapnice je relativno mali tako da je protok nizak. Međutim efikasnost može biti i do 90% iako nema skupljanja ozona. Efikasnost uvelike ovisi o nagibu pištolja i parametrima zavarivanja. Takvi odsisni sustavi postoje i za TIG pištolje te su vrlo primjenjivi za robotizirano zavarivanje.

Kako bi se spriječio konstantan rad ventilatora i kada nema zavarivanja, postoje jednostavni senzori , strujni ili optički, koji pokreću rad ventilatora tek pri uključivanju električnog luka, slika 7.

Strujni senzor za uključenje ventilatora
Slika.7, Strujni senzor za uključenje ventilatora

Osobna sredstva za respiratornu zaštitu

U idealnim situacijama svi problemi vezani za opasnosti od inhalacije se mogu riješiti efikasnim lokalnim ventilacijama ili odsisom, pri čemu se preferiraju uređaji velikog protoka i niskog tlaka. Međutim, ponekad je vrlo teško osigurati takve uvjete. Tada se prvenstveno primjenjuju sredstva osobne zaštite čija efikasna primj'ena ovisi o adekvatnom odabiru i ispravnoj primjeni. Jedino tada osobna zaštitna sredstva imaju pozitivnu ulogu u zaštiti zdravlja zavarivača. Idealan način uspostave efikasne respiratorne zaštite je tzv. «metoda četiri koraka»:

  1. identifikacija i određivanje zagađivača zraka (i/ili ostalih opasnosti) za koji je potrebno odrediti zaštitu od udisanja;
  2. određivanje zdravstvenih rizika i problema koji mogu nastati zbog udisanja identificiranog zagađivača;
  3. odabir osobnih zaštitnih sredstava koja štite od inhalacijskih rizika;
  4. edukacija korisnika opreme u cilju svrsishodne i ispravne primjene, održavanja, promjene filtera itd.

Osnovni tipovi i odabir respiratornih zaštitnih sredstava

Respiratorna zaštitna sredstva su oblikovana na dva osnovna načela:

  1. Filtrirajuća sredstva koriste okolišni zrak i čiste ga uz primjenu odgovarajućih filtera. Za svaku vrstu zagađivača nužno je primijeniti točno određeni filter. Međutim, filtrirajuća sredstva ne štite od pomanjkanja kisika. Uz to, filteri za pare i plinove imaju ograničenja za stupanj koncentracije zagađivača u zraku. Efikasnost takvih sredstava ovisi o filteru ali i obliku maske.
  2. Sredstva s dobavom čistog zraka za disanje (komprimirani okolišnji zrak) iz udaljenog izvora do korisnika. Korisnik je izoliran od okolišnjeg zraka bez obzira na količinu zagađivača i pomanjkanje kisika.


SlikaJL-Shematski prikaz odabira respiratornih zaštitnih sredstava
SlikaJL-Shematski prikaz odabira respiratornih zaštitnih sredstava.

Klasifikacija sredstava s filterima

Postoje tri glavna kategorije:

  1. potpune i polumaske s zamjenjivim filterima;
  2. polumaske s filterima pri čemu su filteri sastavni dijelovi maske;
  3. maske s filterima s napajanjem tzv. PAPR-Powered Air Purifying Respirators ili turbo filtrirajuća sredstva koja sadrže ventilator koji tjera zrak kroz filter ili više njih.

Potpune i polumaske sa zamjenjivim filterima su tzv. sredstva s negativnim tlakom. Korisnik pri disanju stvara podtlak koji uvlači zrak iz okoline pri čemu se u filteru zadržavaju čestice, pare i plinovi nastali zavarivanjem. Postoje posebni filteri za čestice i posebni filteri za pare i plinove. Sva nabrojena sredstva moraju odgovarati pravilnicima u EU i Direktivi za osobna zaštitna sredstva te imati CE oznaku. Osnova za certifikaciju je ispitivanje prema Europskim normama pri čemu postoje posebne norme za različite vrste maski. Važno je naglasiti da se PAPR sredstva sastoje od nekoliko sastavnih dijelova te da se certifikacija provodi i valjana je samo za kompletni sistem, tj. kada se kompletni sistem ispituje prema određenim zahtjevima. Primjena crijeva, ventilatora i sl. koja ne odgovara originalnoj opremi odstupa od pravila te je njena prodaja i primjena ilegalna.

Klasifikacija osobnih zaštitnih sredstava s filterima
Slika 9. Klasifikacija osobnih zaštitnih sredstava s filterima

Primjer kompletiranja turbo jedinice s filterima- osnovni dijelovi su kaciga, cijev za disanje i ventilator na baterijski pogon
Slika 10. Primjer kompletiranja turbo jedinice s filterima- osnovni dijelovi su kaciga, cijev za disanje i ventilator na baterijski pogon

Osnovne vrste filtera

Filteri za čestice su klasificirani prema efikasnosti za uklanjanje određenih standardiziranih aerosola. U Euronormama koriste se dva aerosola; natrij-klorid s česticama promjera 0,6um i parafinsko ulje s česticama promjera 0,36 um.

Klase filtera su Pl, P2 i P3 za zamjenjive filtere (prema EN143) te FFPl, FFP2 i FFP3 za filtrirajuće polumaske (prema normi EN 149). Što je veći broj to je efikasnost filtera veća. Filteri za pare i plinove se klasificiraju prema kapacitetu (klase 1, 2 i 3). Filteri klase 1 su namijenjeni za primjenu do koncentracije od 1000 ppm, klase 2 do 5000 ppm i klase 3 do 10000 ppm.

Svaki tip filtera se identificira sa bojom i slovom: organske pare (tip A, smeđi), anorganski plinovi (tip B, sivi), kiseli plinovi (tip E, žuti) i amonijak (tip K, zeleni). Postoje i filteri koji kombiniraju više svojstava npr. ABE filter.

Sredstva s vanjskom dobavom zraka

Ova sredstva izoliraju korisnika od bilo kakvog zagađenja kao i pomanjkanja kisika. Međutim, osigurat će adekvatnu zaštitu samo ako dobavljeni komprimirani zrak ima određenu kvalitetu i sadržaj zagađivača ispod granica danih u normi EN 12021. Ova sredstva se također sastoje od više dijelova: kacige, cijevi za disanje, pojasnog regulatora i cijevi za dobavu komprimiranog zraka od pojasnog regulatora do filter panela. Vrijede ista pravila za certifikaciju kompletnog sustava.

Komponente sustava s vanjskom dobavom zraka za disanje
Slika 11. Komponente sustava s vanjskom dobavom zraka za disanje. Filter panel nije dio certificiranog sustava.

Odabir zaštitnih respiratornih sredstava

Nakon što se ustanovi o kojem inhalacijskom riziku se radi moguće je odabrati adekvatna osobna zaštitna sredstva. Prvi izbor su sredstva s filterima i sredstva s dobavom vanjskog zraka. Važno je naglasiti da nema filtera koji će odstraniti SVE zagađivače koji su prisutni u zavarivačevom okružju te tada preostaje izbor sustava s vanjskom dobavom zraka. Vrlo često se pri zavarivanju i rezanju u obzir uzima samo zaštita od čestica te se zanemaruju pare i plinovi. Cestice se efikasno mogu odstraniti s čestičnim filterima tipa P2(FFP2) ili P3(FFP3) ili ekvivalentnim turbo filterima jer se čestice iz zavarivačkih para ne razlikuju od ostalih obzirom na aerodinamička svojstva.

Plinovi i isparavanje u zavarivačkim parama se teško odvajaju filtracijom. Ugljični monoksid se ne može odvojiti dok se dušični oksidi može odvojiti samo pri niskim koncentracijama. Preporuke za određene zagađivače su dane u Tablici 1. Tablica 1. Tipične pare i plinovi u zavarivanju i preporučeni tip filtera.

Odabir zaštitnih respiratornih sredstava

Zaštitni faktor

Europske norme za svaki tip sredstava za osbnu zaštitu definiraju tzv. Nominalni zaštitni faktor (eng. NPF-nominal protection factors) koji predstavljaju minimalne zahfjeve za postizivi nivo zaštite kada se sredstva ispituju prema metodama danim u normama. Zaštitni faktor je odnos između koncentracije određene čestice u okolnom zraku te koncentracije iste te čestice unutar maske ili kacige tj. u dišnoj zoni zavarivača, tj. jednostavno definira podatak koliko je zrak unutar dišne zone čišći od okolnog medija. Nominalni zaštitni faktor se određuje u laboratorijskim uvjetima dok se zaštitni faktor određuje u radnim uvjetima.

Nominalni zaštitni faktori za najvažnije vrste osobnih zaštitnih sredstava su dani u tablici 2.

Tablica 2. Nominalni zaštitni filteri za osobna zaštitna sredstva

Vrsta osobnih zaštitnih sredstava Nominalni zaštitni faktor
Polumaska s filterom FFP2 10
Polumaska s filterom FFP3 50
Polumaska s filterom A2P3 10do50
Polumaska s dovodom komprimiranog zraka 50
Kaciga s turbo sustavom i A2P filterom 50
Kaciga s dovodom komprimiranog zraka 50

Edukacija i primjena

Efikasna i svrsishodna primjena osobnih zaštitnih sredstava ovisi o svojstvima istih ali i o različitim faktorima danim u tablici 3.

Tablica 3. Važni faktori koji utječu na zaštitu korisnika

Svojstva zaštitnih sredstava

  • učinkovitost filtera
  • kvaliteta komprimiranog zraka
  • podesivost i oblik maske (veličina, materijal, oblik brtvenog ruba)
  • učinkovitosrizlaznog ventila
  • održavanje (čistoća, neispravni dijelovi)

Upotreba zaštitnih sredstava

  • način nošenja (namještanje, podešavanje)
  • udio vremena nošenja (trajanje nošenja zaštitnih sredstava u % radnog vremena)
  • obraslost bradom
  • nivo fizičke aktivnosti, govor, znojenje, ožiljci i sl.

Veliki utjecaj na učinkovitost osobnih zaštitnih sredstava ima anatomija i fizionomija lica. Zbog toga svakom korisniku nužno pojasniti i pokazati ispravan način nošenja i podešavanja.

Nova norma za ispitivanje i klasifikaciju učinkovitosti filtracije mobilnih odsisnih uređaja EN 15012-1

Fiksni i mobilni odsisni sustavi mogu kroz recirkulaciju i filtraciju zagađenog zraka vraćati zrak u radne prostorije, osim ako to nije zabranjeno lokalnom regulativom. Efikasnost mobilnih odsisnih jedinica se ispituje u Njemačkoj prema BIA Grundsatze pravilniku već 10 godina. Na temelju tog dokumenta načinjen je standard za sve tipove odsisne opreme.

U zemljama s hladnijom klimom zahtijeva se određeni obim recirkulacije zbog troškova grijanja. Norma EN 15012-1 j"e prva euronorma koja se bavi problematikom određivanja učunkovitosti sustava za filtraciju. Drugi dio te norme 15012-2 je u pripremi i definira dijelove i uređaje za odsis.

Ova norma se odnosi na filtere za zavarivanje i srodne postupke i pokriva fiksne i mobilne sustave te određuje minimalne zahtjeve za separaciju čestica iz zavarivačkih para te osnovne uvjete za funkcionalnost takvih sustava. Mjerenja se vrše na temelju gravimetrijskih metoda.

Efikasnost filtera mora biti veća pd 95% mase zavarivačkih para i dijele se u tri grupe:

  1. Wl > 95% (za nelegirane čelike);
  2. W2 > 98% (za čelike s udjelom kroma i nikla manjim od 30%);
  3. W3 > 99% (za visokolegirane čelike).

Ispitna oprema

Odsisni uređaj stavlja se u komoru prema slici 12. te se tretira zavarivačkim parama koje nastaju u tzv. generatoru para. Pročišćeni zrak se analizira nakon prolaza kroz ispitni uređaj te se određuje njegova efikasnost.

Ispitna komora za testiranje odsisnih uređaja
Slika 12. Ispitna komora za testiranje odsisnih uređaja

Klasiflkacija i označavanje

Nakon ispitivanja uređaj se svrstava u određenu klasu filtera te dobiva i oznaku prikazanu na slici 13.

Klasifikacijska oznaka uređaja za filtraciju

Slika 13. Klasifikacijska oznaka uređaja za filtraciju

Kontakti

Ram Rijeka

Ram Rijeka
E-mail: ram@ram-rijeka.com Sjedište: Braće Monjac 8, 51000 Rijeka
Adresa za slanje pošte i isporuku: Radnička BB, 51000 Rijeka Tel: +385 51 261 075; 684 359; 561 139
Fax: +385 51 684 369