ΤΟΥ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ ΚΑΝΔΥΛΗ*
Υπάρχει μέγα πλήθος αερίων μερικά των οποίων είναι άκρως επικίνδυνα για την υγεία των εργαζομένων και του πληθυσμού. Μερικά από τα αέρια αυτά είναι:Moνοξείδιο του άνθρακος (CO), υδρόθειο (H2S), Χλώριο (CL), Αμμωνία (ΝΗ3), Διοξείδιο του Θείου (SO2), Yδροκυάνιο (HCN), Υδρογόνο (Η2), Διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2), Μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ), Διοξείδιο του χλωρίου (CLO2), Aκετόνη (CH3CΟCH3), Διχλωροβενζόλιο (C6H4CL2), Ατμοί Βενζίνης, Διθειάνθρακας (CS2), Μονοχλωροβενζόλιο (C6H5CL), Αιθανόλη (C2H5OH), Αιθυλοβενζόλιο (C6H5.C2HS), Αιθυλενοξείδιο (CH2CH2O), Εξάνιο (C6H14), Υδραζίνη (Ν2Η4), Μεθυλοβρωμίδιο (CH3Br), Μεθυλαμίνη (CH3NH2), Στυρόλιο (C6H5CH:CH2), Ξυλόλιο [C6H4(CH3)2], Φρέον (R11, R12, R22), Προπυλένιο (CH3CH:CH2), Τολουόλιο (C6H5CH3), Όζον (Ο3), Διοξείδιο του άνθρακος (CO2).
Η ύπαρξη επικινδύνων αερίων στον χώρο εργασίας, μπορεί να προέρχεται από τα προϊόντα που κατασκευάζονται από τις πρώτες ύλες αυτών, ή από την διαδικασία παραγωγής.
Ο ιατρός του εργοστασίου ή ο τεχνικός ασφαλείας πρέπει να έχουν πληροφορίες που να τους οδηγούν σε συμπεράσματα τι είδους επικίνδυνα αέρια πιθανόν να υπάρχουν στο χώρο των εργαζομένων.
Επίσης σε εργοστάσια που κατασκευάζουν επικίνδυνα αέρια ή οι πρώτες ύλες περιλαμβάνουν τέτοια αέρια, τυχόν διαρροή αυτών από ατύχημα μπορεί να βλάψει σημαντικά όχι μόνον τους εργαζόμενους αλλά και τον πληθυσμό της γύρω περιοχής. Σε τέτοιες περιπτώσεις όταν υπάρχει κίνδυνος διαρροής μεγάλων ποσοτήτων επικινδύνων αερίων επιβάλλεται όπως το εργοστάσιο διαθέτει συσκευές ανίχνευσης σε μόνιμο κατάσταση λειτουργίας με δυνατότητα παροχής συναγερμού όταν η στάθμη διαρροής ενός επικινδύνου αερίου υπερβεί συγκεκριμένο ποσοστό ασφαλείας.
Τα επικίνδυνα αέρια που επηρεάζουν ή βλάπτουν την υγεία των εργαζομένων και του πληθυσμού μπορούν να διαιρεθούν σε τρείς κατηγορίες:
α) τα εκρηκτικά αέρια ή προϊόντα εκρήξεων από καύσεις (COMBUSTIBLES),
β) τα τοξικά αέρια (TOXIC GASES) και
γ) αέρια μόλυνσης της ατμόσφαιρας (POLLUTING GASES). Πρέπει να λάβουμε επίσης υπόψη και την ανεπάρκεια οξυγόνου σε ένα χώρο (OXYGEN DEFICIENCY).
Κατηγορίες οργάνων μέτρησης
Τα όργανα για την ανίχνευση και μέτρηση των επικινδύνων αερίων διαιρούνται στις εξής κατηγορίες:
α) Όργανα απλά που βασίζονται στην αντίδραση των αερίων με κρυστάλλους διαφόρων χημικών ουσιών
Τα όργανα αυτά είναι στοιχειώδους μορφής, πολύ απλά, οικονομικά, δεν παρέχουν καμία ακρίβεια στην ποσοτική μέτρηση του αερίου, οι αμπούλες με τους κρυστάλλους που χρησιμοποιούν, επηρεάζονται από το φως και άλλους παράγοντες και επομένως έχουν βραχεία ζωή και είναι απλώς για την κατά προσέγγιση ανίχνευση ενός αερίου και της ποσότητας αυτού.
Βασίζονται στην αρχή χημικής αντίδρασης ενός αερίου με κρυστάλλους συγκεκριμένης χημικής σύνθεσης. Υπό την επίδραση του αερίου, οι κρύσταλλοι αλλάζουν χρώμα και από την αλλαγή αυτή του χρώματος συμπεραίνουμε τον τύπο του αερίου. Στην απλή τους μορφή αποτελούνται από μια αντλία χειρός υπό μορφή σύριγγος, το άκρο της οποίας λαμβάνει δείγμα του αέρος. Στο άλλο άκρο τοποθετείται ένας γυάλινος σωλήνας που φέρει κρυστάλλους σε μορφή όπως οι ενέσεις φαρμάκων από τον οποίο έχουμε πριονίσει και κόψει τα δύο άκρα. Ο σωλήνας είναι αναλώσιμος και για την ανίχνευση ενός συγκεκριμένου αερίου.
Τα όργανα αυτά είναι πολύ στοιχειώδη και παρέχουν περιορισμένη ακρίβεια
β) Όργανα που βασίζονται σε ηλεκτροχημικούς ανιχνευτές- Φορητά όργανα
Συνήθως είναι φορητά χειρός και εργάζονται με ξηρά στοιχεία ή με αναφορτιζόμενες μπαταρίες. Φέρουν ενσωματωμένη μια μικρή δειγματοληπτική αντλία, το ηλεκτροχημικό ανιχνευτικό κύτταρο και ηλεκτρονικά κυκλώματα με αναλογική ή ψηφιακή οθόνη. Συνήθως κατασκευάζονται για την ανίχνευση/μέτρηση μόνον ενός συγκεκριμένου αερίου, ή το πολύ μέχρι 5 αερίων.
Πλεονεκτήματα
1. Είναι φορητά τσέπης.
2. Έχουν συνήθως ηχητική και οπτική ένδειξη συναγερμού για μια προκαθορισμένη στάθμη συγκέντρωσης αερίου.
Μειονεκτήματα
1. Απαιτούν βαθμονόμηση από φιάλες προτύπων συγκεντρώσεων αερίων, ανά 12 ή 24 μήνες
2. Τα ηλεκτροχημικά κύτταρα που είναι τα πιό ακριβά εξαρτήματά των, δεν διαρκούν πολύ και απαιτούν αλλαγή από έμπειρο προσωπικό ανά 15 ή 30 μήνες, αναλόγως του τύπου αερίου που μετρούν.
3. Δεν διατίθενται για πολλούς τύπους αερίων.
4. Απαιτούν κάποιο χρόνο για να δώσουν ένδειξη του 100% της συγκέντρωσης του αερίου.
5. Είναι ακριβά για εργασίες που θέλουμε να μετρήσουμε πολλά διαφορετικά αέρια, διότι πρέπει να προμηθευτούμε ένα όργανο για τον κάθε τύπο αερίου ή για 5 αέρια.
6. Παρόλα τα λίγα μειονεκτήματά τους είναι οικονομικά και αξιόπιστα όργανα. Μερικά διαθέτουν και μνήμη και δυνατότητα σύνδεσης με εξωτερικό υπολογιστή για μεταφορά και εκτύπωση των αποθηκευμένων μετρήσεων.
Όργανα μέτρησης πολλαπλών αερίων
Περιγράφονται περιληπτικά μόνον 3 είδη τέτοιων οργάνων διότι είναι εξόχως δαπανηρά, για μόνιμο εργαστηριακή χρήση, και δεν ενδείκνυνται για μετρήσεις σε χώρους εργαζομένων.
α. Σπεκτροφωτόμετρα υπερύθρου ακτινοβολίας
Τα όργανα αυτά χρησιμοποιούν για την μέτρηση επικινδύνων αερίων του χώρου υπέρυθρο ακτινοβολία συγκεκριμένου μήκους κύματος για το κάθε αέριο προς μέτρηση. Βασίζονται συνήθως στην αρχή της απορρόφησης της υπερύθρου ακτινοβολίας από το προς μέτρηση αέριο. Τα όργανα αυτά είναι μη φορητά, δύσκολα στη χρήση, απαιτούν συχνές βαθμονομήσεις, και απαιτούν πεπειραμένο προσωπικό για την λειτουργία τους.
β. Αεροχρωματογράφοι
Τα όργανα αυτά είναι μεγάλης ευαισθησίας και διακριτικότητας στην ανίχνευση επικίνδυνων αερίων, μη φορητά και για την λειτουργία τους απαιτούν πεπειραμένο προσωπικό.
γ.Σπεκτροφωτόμετρα φωτοακουστικά
Τα όργανα αυτά χρησιμοποιούν την τεχνολογία που ονομάστηκε φωτοακουστική και αναφέρονται ως σπεκτροφωτόμετρα-φωτοακουστικά. Η αρχή λειτουργίας τους έχει ως εξής: Τα προς μέτρηση αέρια συλλέγονται με ηλεκτρονική δειγματοληπτική αντλία και παγιδεύονται στο θάλαμο μέτρησης, όπου υπάρχουν ενσωματωμένα δύο διαφορικά πυκνωτικά μικρόφωνα μεγάλης ακρίβειας και ευαισθησίας. Η αντλία στην αρχή κάθε κύκλου λειτουργίας ωθεί στον μετρητικό θάλαμο μέσω φίλτρων ποσότητα αέρος προς μέτρηση, που καθαρίζει τον θάλαμο από υπολείμματα του προηγούμενου δείγματος αφενός και γεμίζει αυτόν με νέο δείγμα. Το νέο δείγμα αέρος παγιδεύεται στο θάλαμο μέσω των βαλβίδων που διαθέτει η συσκευή.
Η συσκευή διαθέτει πηγή υπερύθρου ακτινοβολίας που μέσω κατόπτρου και φακών εστίασης διέρχεται από περιστρεφόμενη μηχανική λεπίδα και μέσω ενός επιλεγομένου φίλτρου εισέρχεται στον μετρητικό θάλαμο.
Σκοπός της περιστρεφομένης λεπίδος είναι να μετατρέψει την συνεχή ροή της δέσμης εις εναλλασσόμενη παλμικής μορφής. Ο σκοπός του κάθε επιλεγομένου φίλτρου είναι να επιτρέπει διέλευση ενός μόνον μήκους κύματος ακτινοβολίας για την διέγερση του προς μέτρηση αερίου.
Το δείγμα αέρος στον θάλαμο ενδέχεται να έχει πλήθος διαφόρων αερίων και με το κάθε φίλτρο γίνεται επιλογή του μήκους κύματος που διεγείρει το κάθε αέριο. Έτσι η μονοχρωματική δέσμη εισερχόμενη στον θάλαμο διεγείρει το αντίστοιχο αέριο, το οποίο την απορροφά και έτσι αυξάνεται ο όγκος του, η θερμοκρασία του και η πίεση που εξασκεί στα τοιχώματα του θαλάμου και στα διαφορικά μικρόφωνα. Λόγω του ότι η δέσμη επέρχεται κατά παλμούς, η παραγόμενη πίεση ή ακουστικό σήμα είναι επίσης παλμικής μορφής.
Το πλάτος του ακουστικού σήματος είναι γραμμικώς ανάλογο της πίεσης του αερίου και επομένως της ποσότητας αυτού. Στη συνέχεια το οπτικό σήμα υφίσταται ηλεκτρονική ενίσχυση και επεξεργασία και οδηγείται στα μετρικά κυκλώματα της συσκευής, τα οποία παρέχουν στον χειριστή αριθμητική ένδειξη της μετρηθείσης ποσότητας του αερίου σε ppm ή άλλες μονάδες. Στην περίπτωση που θέλουμε να μετρήσουμε αέριο άλλου τύπου που υπάρχει στο θάλαμο με πλήκτρο ή αριθμητική εντολή, γυρίζουμε τον δίσκο των φίλτρων στη θέση που φέρει το φίλτρο που αντιστοιχεί στο επόμενο αέριο που θέλουμε να μετρήσουμε.
Στο όργανο, ο δίσκος φέρει 5 φίλτρα και έτσι μπορούμε να μετρήσουμε διαδοχικά μέχρι 5 διαφορετικά αέρια. Εάν θέλουμε να μετρήσουμε περισσότερα αέρια αλλάζουμε δίσκους φίλτρων. Ο χρόνος μέτρησης ενός μόνον αερίου είναι 30 δευτερόλεπτα και ο χρόνος μέτρησης 5 αερίων είναι 150 δευτερόλεπτα.
Επικίνδυνα αέρια σε εγκλωβισμένους χώρους
Με τον όρο εγκλωβισμένοι χώροι εννοούμε δεξαμενές αποθήκευσης καυσίμων, βιομηχανίας και πλοίων, υπόγειες τάφρους, φρεάτια κλπ.
Κάθε χρόνο ένα μεγάλο πλήθος εργατοτεχνιτών επισκέπτονται περιορισμένους ή εγκλωβισμένους χώρους για να εκτελέσουν διάφορες εργασίες όπως καθαρισμούς, οξυγονοκολλήσεις, ηλεκτροσυγκολλήσεις, επιθεωρήσεις και πλήθος άλλων εργασιών. Πολλές φορές στους χώρους αυτούς υπάρχουν επικίνδυνες συνθήκες που δεν είναι γνωστές στους εργατοτεχνίτες, όπως έλλειψη οξυγόνου, διαρροή οξυγόνου, ατμόσφαιρα εκρηκτικών αερίων ή ατμόσφαιρα επικίνδυνων τοξικών αερίων, όπως CΟ, H2S, SO2, Cl2, NΟ2 κ.λ.π.
Το οξυγόνο που υπάρχει στην ατμόσφαιρα της γης σε κανονικό ποσοστό είναι 20,99%. Το οξυγόνο δεν έχει οσμή, γεύση και χρώμα. Επομένως έλλειψη αυτού και υπερβολικά επικίνδυνο ποσοστό αυτού δεν γίνονται αντιληπτά από τον εργαζόμενο.
Έλλειψη οξυγόνου σε ποσοστό κάτω του 19,5% προκαλεί ανωμαλίες στο αναπνευστικό σύστημα ακόμη και απώλεια αισθήσεων. Ποσοστό οξυγόνου άνω από 22,5% προκαλεί ανωμαλίες στον οργανισμό και κίνδυνο εκρήξεων.
Παρουσία εκρηκτικών αερίων που εκλύονται από καύσιμα ή άλλα προϊόντα με ύπαρξη σπινθήρος ακόμη και από ένα ηλεκτρικό φακό προκαλούν έκρηξη με ολέθρια αποτελέσματα. Επίσης, έκρηξη μπορεί να προκληθεί από σπινθήρες που παράγονται από ηλεκτροστατικά φορτία, ηλεκτρικά εργαλεία, συσκευές συγκόλλησης και πλήθος άλλων αιτίων. Τα όρια μέσα στα οποία μπορεί να προκαλέσει έκρηξη ένα εκρηκτικό αέριο ονομάζονται LEL και UEL.LEL σημαίνει (LOWER EXPLOSIVE LIMIT) χαμηλό όριο έκρηξης και UEL (UPPER EXPLOSIVE LIMIT) υψηλό όριο έκρηξης. Οι κανονισμοί OSHA στις ΗΠΑ αναφέρουν ρητώς ότι εργαζόμενοι επ΄ουδενί λόγω πρέπει να εισέρχονται σε χώρους όπου το ποσοστό LEL ενός αερίου υπερβαίνει το 18%.
Μερικά εκρηκτικά αέρια δεν είναι τοξικά όπως το μεθάνιο. Ορισμένα όμως άλλα όπως το H2S είναι πολύ τοξικά.
Τα τοξικά αέρια που μπορεί να υπάρχουν σε ένα περιορισμένο χώρο είναι πάρα πολλά εν συγκρίσει με τα εκρηκτικά αέρια. Τα τοξικά αέρια μπορούν να προκαλέσουν ερεθισμούς, ασφυξία, δηλητηριάσεις, σοβαρές επιπλοκές και τον θάνατο. Ορισμένα τοξικά αέρια σε χαμηλά ποσοστά προκαλούν ερεθισμούς στο αναπνευστικό και νευρικό σύστημα, αλλά σε υψηλά ποσοστά επιφέρουν το θάνατο. Ορισμένα αέρια σε χαμηλά ποσοστά προκαλούν δυσκολία αναπνοής και σε υψηλά ποσοστά προκαλούν ασφυξία και θάνατο.
Τα όργανα που υπάρχουν για την ανίχνευση/μέτρηση των αερίων είναι φορητά και άλλα για μόνιμες εγκαταστάσεις σε χώρους. Τα όργανα που μετράνε οξυγόνο προκαλούν οπτικό και ηχητικό συναγερμό όταν το ανιχνεύσιμο ποσοστό κατεβεί κάτω του 19,5% ή ανεβεί άνω του 22,5%. Τα όργανα που μετράνε εκρηκτικά αέρια παρέχουν οπτικό / ηχητικό συναγερμό όταν η στάθμη LEL φθάνει το 10%. Τα όργανα που μετράνε τοξικά αέρια έχουν συνήθως ανιχνευτές για διάφορα αέρια όπως CO και Η2S. Παρέχουν οπτικό / ηχητικό συναγερμό για υπέρβαση στάθμης 10ppm H2S ή 40ppm CO.
Όργανα ανίχνευσης διαρροής αερίων που υπάρχουν σε δεξαμενές και σωλήνες.
Πολλές φορές επικίνδυνα αέρια υπό πίεση κυκλοφορούν σε σωλήνες ή υπάρχουν σε συσκευές εντός εργοστασίων. Τα αέρια αυτά μπορεί να είναι τοξικά ή εκρηκτικά. Μερικά λίαν επικίνδυνα τέτοια αέρια είναι εντελώς άοσμα και η ανίχνευση διαρροής των είναι πολύ δύσκολη.
Υπάρχουν όργανα νεωτάτου τύπου και ιδανικό για την εργασία εντόπισης των σημείων και απειροελάχιστων διαρροών επικίνδυνων αερίων.
Αρχή λειτουργίας
Η φυσική διδάσκει ότι ένα αέριο υπό πίεση κατά την διαφυγή του από ρωγμές ή κακή στεγανότητα κ.λ.π. προκαλεί στροβιλισμό ο οποίος παράγει μη ακουστό υπερηχητικό σήμα. Η συχνότης του σήματος αυξάνει με την πίεση του διαφυγόντος αερίου. Τα σύγχρονα όργανα ανιχνεύουν υπερηχητικά σήματα περιοχής 20-100 ΚΗz. Τα όργανα συνοδεύονται από τα απαραίτητα εξαρτήματα και θήκη μεταφοράς. Τα όργανα αυτά έχουν μεγάλη ευαισθησία και δείχνουν τη διαρροή σε εκτεταμένη κλίμακα και την μετατρέπουν επίσης σε ακουστικό σήμα. Τα όργανα αυτά αξιοπποιούνται σε διάφορες εφαρμογές όπως:
α. Εντοπισμό διαρροών αερίου FREON σε ψυκτικά συστήματα.
β. Εντοπισμό σημείων διαρροής σε σωλήνες που μεταφέρουν ατμό υπό πίεση, ή σε βαλβίδες ή άλλα συστήματα που διοχετεύουν ατμό.
γ. Εντοπισμό σημείων διαρροής δεξαμενών που φέρουν αέρια υπό πίεση ή κενού.
δ. Σε αεροσκάφη, αυτοκίνητα κ.λ.π. εντοπισμό σημείων διαρροής σε τροχούς που έχουν αέρα υπό πίεση, σε ερμητικώς κλειστά παράθυρα, θύρες, σε δεξαμενές οξυγόνου κ.λ.π.
ε. Εντοπισμό σημείων διαρροής σε μηχανές εσωτερικής καύσεως.
ζ. Εντοπισμό σημείων σπινθηρισμών σε μετασχηματιστές, μονωτήρες κ.λ.π. που φέρουν υψηλή τάση. Όπως είναι γνωστό ηλεκτρικοί σπινθήρες και τόξα προκαλούν υπερηχητικά σήματα που είναι ανιχνεύσιμα με τα όργανα αυτά
Ultrasonic Τransmitter (πομπός υπερήχων)
Το όργανο παράγει υπερηχητικό σήμα 40ΚΗΖ, και το κατευθύνει όπου επιθυμούμε. Το όργανο αυτό εν συνδυασμώ με το παραπάνω όργανο ανίχνευσης έχει τις εξής εφαρμογές:
α. Εντοπισμό σημείων διαρροής σε δεξαμενές, πόρτες οχημάτων/αεροσκαφών, παράθυρα οχημάτων/ αεροσκαφών κλπ. Στο εσωτερικό μέρος της δεξαμενής, παραθύρου, πόρτας κ.λ.π. τοποθετούμε έναν κατάλληλο πομπό και με το όργανο ανίχνευσης ελέγχουμε όλα τα εξωτερικά μέρη που υποπτευόμεθα διαρροή. Το όργανο ανίχνευσης θα εντοπίσει το σημείο διαρροής.
β. Κατά τον αυτό τρόπο όπως ανωτέρω εντοπίζουμε σημεία διαρροής κενού σε πολλά συστήματα.
γ. Κατά τον αυτό τρόπο επίσης εντοπίζουμε διαρροές σε οροφές κτιρίων.
δ. Μέγα πλήθος άλλων εφαρμογών.
Όργανα για τον συνεχή έλεγχο/παρακολούθηση χώρων
Σε χώρους εργασίας υπάρχει κίνδυνος διαρροής οξυγόνου, έλλειψης οξυγόνου, διαρροής εκρηκτικών ή τοξικών αερίων. Yπάρχουν κατάλληλα όργανα και ανιχνευτές που μπορούν να τοποθετηθούν μόνιμα για συνεχή έλεγχο/ μέτρηση / παρακολούθηση τέτοιων διαρροών. Διατάξεις έναρξης συναγερμού τίθενται σε λειτουργία μόλις προκαθοριζόμενες στάθμες αερίων ανιχνευθούν.
Μερικά τέτοια όργανα συνδέονται εν σειρά ή εν παραλλήλω για κάλυψη μεγάλων χώρων, αποθηκών ή εργοστασίων. Τα διάφορα ανιχνευτικά MODULES που διαθέτουν συνδέονται ενσυρμάτως ή ασυρμάτως σε κεντρική κονσόλα όπου δείχνονται συνεχώς οι μετρήσεις και οι συναγερμοί. Οι κονσόλες προσδιορίζουν και σε ποιο σημείο του εργοστασίου ή αποθήκης έγινε διαρροή επικίνδυνου αερίου ή έλλειψης οξυγόνου.
Ο κ. Κανδύλης είναι διευθύνων σύμβουλος της εταιρίας «Αμερικανικαί Τεχνικαί Επιχειρήσεις ΑΕ» και το άρθρο αποτελεί προδημοσίευση κεφαλαίου του βιβλίου του «Παράγοντες που επηρεάζουν /βλάπτουν την υγειά των εργαζομένων και του πληθυσμού– Όργανα μέτρησης / ελέγχου-Κανονισμοί», το οποίο θα κυκλοφορήσει τον προσεχή Ιανουάριο.
