Räjähdysvaaralliset tilat ja ATEX-vaatimukset: Milloin trukin renkaat täytyy vaihtaa sähköä johtaviin ESD- ja ELCON-malleihin?

Räjähdysvaarallisissa ympäristöissä eli ATEX-tiloissa pienikin sähköstaattinen purkaus voi aiheuttaa suuronnettomuuden, mikäli ilmassa on helposti syttyviä kaasuja, höyryjä, sumuja tai pölyä. Materiaalinkäsittelylaitteet, kuten trukit, synnyttävät jatkuvasti staattista sähköä liikkuessaan lattialla. Renkaan ja alustan välinen mekaaninen kitka kerryttää trukin runkoon sähköistä jännitettä. Jos tätä varausta ei johdeta hallitusti maahan, se saattaa purkautua hallitsemattomana kipinänä ensimmäiseen maadoitettuun kohteeseen tai laitetta koskettavaan työntekijään. Riskin minimoimiseksi herkillä teollisuudenaloilla, kuten kemian-, lääke-, maali- ja elintarviketeollisuudessa, perinteiset trukinrenkaat on korvattava sähköä johtavilla erikoisrenkailla. Nämä renkaat muodostavat jatkuvan maadoitusreitin, joka siirtää staattisen varauksen turvallisesti suoraan lattiarakenteeseen. Tämä estää vaarallisten kipinöiden muodostumisen ja suojaa työntekijöitä sekä tuotantolaitoksen laitteistoa.

Staattisen sähkön muodostuminen materiaalinkäsittelyssä ja ATEX-vaatimukset

Teollisuuden työturvallisuusstandardit, kuten EU:n ATEX-direktiivi 2014/34/EU ja kansallinen lainsäädäntö, velvoittavat toiminnanharjoittajia arvioimaan räjähdysvaarallisten tilojen riskit sekä käyttämään vain kyseisille Ex-vyöhykkeille hyväksyttyjä laitteita. Turvallisuus- ja kemikaalivirasto (Tukes) painottaa, että räjähdysvaarallisissa tiloissa – kuten kaasujen Ex-vyöhykkeillä 1 ja 2 tai pölyjen vyöhykkeillä 21 ja 22 – on huolehdittava riittävästä maadoituksesta ja potentiaalintasauksesta kipinöiden estämiseksi.

Kun trukki liikkuu, rengas puristuu ja joustaa jatkuvasti lattiaa vasten. Tämä kosketus synnyttää sähkövarauksen tribosähköisen ilmiön eli kosketussähköistymisen kautta. Tavallisesta mustasta tai vaaleasta kumiseoksesta valmistetut trukinrenkaat toimivat sähköisinä eristeinä, joiden resistanssi on erittäin korkea, usein yli 10^9 ohmia. Koska sähkövirta ei pääse kulkemaan eristävän materiaalin läpi, trukin runkoon kertyvä sähkövaraus jää koneen metallirakenteisiin ilman luonnollista purkautumisreittiä.

Räjähdysalttiissa tiloissa eristävien renkaiden käyttö muodostaa merkittävän turvallisuusriskin, sillä varaus voi purkautua hallitsemattomasti valokaarena koneesta esimerkiksi metallisiin hyllyrakenteisiin tai työntekijään. ATEX-tiloissa käytettävien laitteiden turvallisuus varmistetaan pitämällä yllä jatkuvaa potentiaalintasausta trukin rungon ja maadoitetun lattian välillä. Tähän tarkoitukseen kehitetyt, sähköä johtavat joustokumirenkaat takaavat, että staattinen jännite purkautuu turvallisesti lattiaan sekunnin murto-osissa, säilyttäen samalla renkaalta vaadittavan korkean mekaanisen kantokyvyn ja joustavuuden.

ESD- ja ELCON-luokitusten tekniset erot ja resistanssirajat

Sähköä johtavat renkaat jaetaan kahteen pääluokkaan sähköisen vastuksensa eli resistanssinsa perusteella: ESD (Electrostatic Discharge) ja ELCON (Electrically Conductive). Luokituksen valinta määräytyy suoraan käyttökohteen vaatimustason ja prosessissa käsiteltävien materiaalien herkkyyden mukaan.

Teollisissa sovelluksissa ja työturvallisuusmäärityksissä näiden kahden tyypin tekniset resistanssirajat sekä toimintaympäristöt eroavat toisistaan merkittävästi:

Mittausten ja työturvallisuusdatan perusteella ELCON-luokan renkaat tarjoavat luotettavan suojan räjähdysvaarallisilla alueilla. Sähkönjohtavuus saavutetaan sekoittamalla raakakumiin valmistusvaiheessa hiilimustayhdisteitä tai muita sähköä johtavia lisäaineita. Nämä lisäaineet eivät heikennä renkaan pito- tai kulumisominaisuuksia. Raskaassa kalustossa ja epätasaisilla alustoilla käytettävät ilmakumirenkaat edellyttävät tarkkaa rakennetta. Renkaan sisäisen teräsvahvikkeen ja pintakumin on muodostettava katkeamaton sähköä johtava ketju vanteesta suoraan maahan.

EN 1755 -standardin asettamat vaatimukset trukeille ja renkaille

Eurooppalainen standardi EN 1755 määrittelee työturvallisuusvaatimukset räjähdysvaarallisissa tiloissa käytettäville materiaalinkäsittelylaitteille. Standardi asettaa tarkat kriteerit trukinrenkaiden ja muiden komponenttien sähköisille ominaisuuksille. Perusvaatimuksena on, että ATEX-alueella liikkuvan koneen maadoitus on katkeamaton. Käytännössä vanteen ja lattian välisen sähköisen resistanssin on pysyttävä jatkuvasti sallituissa rajoissa, jotta staattista sähkövarausta ei kerry trukin runkoon.

Työturvallisuuden kannalta on olennaista, että hienojakoista pölyä tai syttyviä kaasuja sisältävässä tilassa liikkuvan trukin renkaat johtavat hankaussähkön maahan välittömästi. Tämä poistaa riskin siitä, että metallisesta rungosta purkautuva kipinä sytyttäisi ympäröivän ilman. Standardin noudattaminen varmistaa lakisääteisten vaatimusten täyttymisen lisäksi tuotantolaitoksen tehokkaan suojauksen pölyräjähdyksiltä ja tulipaloilta, sillä se estää syttymislähteiden muodostumisen.

Sähkönjohtavuuden säännöllinen seuranta ja mittausmenetelmät

Sähköä johtavien renkaiden toimivuus ei säily itsestään koko niiden käyttöikää. Renkaiden pintaan kertyvä lika, pöly, öljykalvot ja lattiamateriaalien jäämät voivat muodostaa sähköä eristävän kerroksen renkaan ja lattian väliin. Tämä estää sähkövarauksen siirtymisen, vaikka itse rengas olisi valmistettu sähköä johtavasta ELCON-kumilaatusta. Säännöllinen puhdistus ja sähköisen vastuksen mittaaminen ovatkin välttämätön osa teollisuuslaitoksen turvallisuuskäytäntöjä.

Mittaamiseen käytetään erityistä eristysvastusmittaria eli megohmmittaria, ja tarkastuksessa edetään seuraavien vaiheiden mukaisesti:

• → Pinnan puhdistus: Renkaan kulutuspinta puhdistetaan mekaanisesta liasta ja kemikaalijäämistä ennen mittausta luotettavan tuloksen saamiseksi.
• → Jännitteen asettaminen: Mittaus suoritetaan standardien mukaisella jännitteellä, tyypillisesti 500 V tai 1000 V jännitteellä, vanteen ja maakosketuspisteen väliltä.
• → Resistanssin dokumentointi: Tulokset kirjataan laitteiston huoltohistoriaan. Jos ELCON-renkaan resistanssi ylittää käytössä tai likaantumisen vuoksi arvon 10^6 ohmia, rengas on puhdistettava perusteellisesti tai korvattava uudella.

Säännöllisen mittausrutiinin ansiosta trukinrenkaiden todellinen suojaustaso pysyy aina dokumentoituna. Tämä ehkäisee vaaratilanteita, joissa luotettaisiin sokeasti uuden renkaan luokitukseen, vaikka pinnalle kertynyt lika olisi jo muuttanut sen sähköiseksi eristeeksi.

Oikean rengastyypin valinta käyttöympäristön mukaan

Kun tuotantolaitokseen valitaan uusia renkaita, on analysoitava tarkasti sekä ympäristön ATEX-luokitus että lattiamateriaalin asettamat vaatimukset. Esimerkiksi elintarvike- tai lääketeollisuuden puhdastiloissa perinteiset mustat, hiilimustaa sisältävät ELCON-renkaat eivät yleensä sovellu käyttöön, koska ne jättävät lattiaan tummia jälkiä. Näissä kohteissa käytetään vaaleita, tahraamattomia (non-marking) sähköä johtavia erikoisrenkaita.

Myös lattian sähkönjohtavuus on otettava huomioon työturvallisuutta suunniteltaessa. Sähköä johtavat trukinrenkaat eivät johda varausta maahan, jos itse lattia on pinnoitettu sähköä eristävällä materiaalilla, kuten perinteisellä epoksilla tai polyuretaanilla. Toimiva maadoitusketju edellyttääkin, että sekä rengas että lattia ovat sähköä johtavia. Toimiva maadoitus säästää myös trukin kuljettajat epämiellyttäviltä staattisen sähkön iskuilta, mikä parantaa työmukavuutta.

Oikein valitut ja säännöllisesti tarkastetut erikoisrenkaat auttavat pitämään materiaalinkäsittelyn viranomaismääräysten mukaisena ja minimoimaan toiminnan keskeytykset. Sähköä johtavien renkaiden käyttö ehkäisee tehokkaasti laiterikkoja, sähköstaattisia vaurioita ja ennen kaikkea työtapaturmia herkästi syttyvissä ja räjähdysalttiissa olosuhteissa.