Domov Tepelné riziká

Tepelné riziká - teplo a/alebo oheň

Zdrojom tepelného rizika v priemysle sú technologické procesy s vysokou prevádzkovou teplotou, pričom teplo sa z nich šíri sálaním (žiarením), prúdením (konvekciou), alebo vedením (kondukciou). Extrémne sálavé aj kontaktné teplo, otvorený oheň, rozstrek žeravej taveniny a horúce častice ohrozujú bezpečnosť ľudí v zložitom priemyselnom prostredí a je nutné účinne sa pred nimi chrániť. SAFEPRO sa špecializuje výhradne na ochranu pred teplom a ponúka riešenia pre profesionálnu bezpečnosť pracovísk ohrozených tepelnými rizikami.

Zdrojom tepla je elektrická energia, alebo horenie - prudká oxidačná reakcia, pri ktorej vzniká plameň (stĺpec horiacich plynných látok) a uvoľňuje sa teplo a svetlo. Pre horenie je potrebná prítomnosť horľaviny a oxidačného prostriedku v zápalnom pomere. Oxidačný prostriedok (látka podporujúca horenie) je najčastejšie vzdušný kyslík (koncentrácia cca 21%).

Koncentrácia kyslíka je rozhodujúca pre určuje stupňa horľavosti (resp. "ohňovzdornosti") textílií a určuje sa pomocou indexu LOI (Limiting Oxygen Index), alebo tiež Limitného kyslíkového čísla (LKČ). LOI/LKČ udáva minimálnu koncentráciu kyslíka v zmesi s dusíkom pri ktorej vzorka ešte horí. Metodiku určovania LOI/LKČ stanovujú normy ISO 4589 a ASTM D2863.

Obsah kyslíka v atmosfére je necelých 21% a preto je táto hodnota rozhodujúca pre určenie horľavosti. Materiály, ktoré majú hodnotu LOI vyššiu ako 21 sú považované za nehorľavé (ohňovzdorné), materiály, ktoré majú hodnoty LOI nižšiu ako 21 radíme medzi horľavé. Čím je táto hodnota nižšia, tým je materiál horľavejší a naopak, čím je hodnota LOI vyššia, tým sú odolnejšie voči vznieteniu a horeniu.

Napríklad bavlna má LOI 18-20%, Polypropylén cca 17,5%. Ohňovzdorný Para-Aramid (Séria K, Séria 400) 30-31%, PBI (Polybenzimidzol, súčasť materiálovej Série 800) 38%, Preox (súčasť materiálovej Série 900) 55-60%, teflon až 95%.

Obmedzenie šírenia plameňa

Požiadavku pre ochranné odevy rieši norma EN ISO 11612 s metodikou podľa ISO 15025 - expozícia plameňom plynového horáka vo vzdialenosti 20 mm pod uhlom 90° resp. 30° počas 10 s, dvomi spôsobmi testovania:
A1:
zapaľovanie a horenie na ploche / povrchu a A2: zapaľovanie a horenie na okraji / hrane.
Použitý materiál nesmie horieť na povrchu / hrane, nevznikajú v ňom prepálené otvory, netaví sa a nesmie vytvárať kvapky (taviť sa), stredná doba dohorievania a tlenia musí byť menšia ako 2s.

Požiadavku ohňovzdornosti pre rukavice určuje norma EN 407, časť 6.3 s metodikou podľa EN ISO 6941. Materiál rukavice je vystavený pôsobeniu plameňa plynového horáka, plameň je priložený na vzdialenosť 20 mm po dobu 15s. Po oddialení horáka s plameňom je meraný čas horenia, dohorievania a tlenia v sekundách, pričom sa rozlišujú sa 4 úrovne ochrany:
1: dohorievanie ≤ 20, tlenie bez požiadavky,
2: dohorievanie ≤ 10, tlenie ≤ 120,
3: dohorievanie ≤ 3, tlenie ≤ 25,
4: dohorievanie ≤ 2, tlenie ≤ 5

V priemyselnom prostredí je riziko ohrozenia plameňom zriedkavé a spravidla súvisí s inými druhmi tepelných rizík. Plameň a horenie sú hlavné riziká pre hasičské zásahové útvary. Technické normy a požiadavky na výzbroj hasičov sú preto samostatné a oddelené od požiadaviek na OOP (osobné ochranné prostriedky) pre priemysel.

TEST: Obmedzenie šírenia plameňa, metodika ISO 1502

Kontaktné teplo

Kontaktné teplo je základné riziko pri ochrane rúk a je potrebné odlišovať kontaktné teplo od konvekcie a sálania tepla.

Požiadavku ochrany pred  kontaktným teplom pre odevy rieši norma EN ISO 11612 v časti KONTAKTNÉ TEPLO. Metodiku skúšok určuje norma ISO 12127 - materiál (horizontálna orientácia, vzorky priemeru 80 mm) je vystavený kontaktnej teplote 250°C (výhrevný valec s priemerom kontaktnej plochy 25 mm), meria sa čas potrebný pre dosiahnutie prahu bolesti (poškodenie PVC fólie). Výsledok označuje kód F tromi možnými úrovňami plnenia: F1: 5<10 s, F2: 10<15 s, F3: 15 a viac s.

Ochranu pre rukavice určuje norma EN 407 s metodikou skúšky podľa EN 702, ktorá je v princípe nasledovná:
Materiál (resp. materiálová kombinácia z ktorej sú rukavice vyrobené) je vystavený pôsobeniu kontaktnej teploty +100°C (úroveň 1), +250°C (úroveň 2), +350°C (úroveň 3) a +500°C (úroveň 4) za presne definovaných podmienok (plocha a prítlak). Meria sa čas teplotného gradientu (relatívneho nárastu teploty) o 10°C vo vnútri rukavice. Ako východzia úroveň pre meranie nárastu teploty sa určuje hodnota cca 25°C. Minimálna akceptovateľná hodnota nameraného času pre splnenie príslušnej požiadavky je 15 s.

V dlhoročnej praxi sa často stretávame s požiadavkou na "rukavice do 1000°C". Pri analýze dopytu zistíme, že pracovná teplota je síce v okolí 1000°C (technologický proces v uzavretom priestore pece), ale pri manipulácii je  nameraná maximálna kontaktná teplota na úrovni cca 250-300°C pri súčasnom intenzívnom sálaní s rizikom postreku taveninou. Tento problém spravidla dokážeme riešiť rukavicami zo "základnej" Série 400 s pohliníkovaním, ktoré dokonale vyhovujú pre viac ako 90% aplikácií.

TEST: Kontaktné teplo, metodika ISO 12127, EN 702

Konvekcia tepla

Konvekcia, alebo tiež prúdenie tepla je jeden zo základných spôsobov prenosu tepla. Z fyzikálneho hľadiska má najväčší význam v kvapalinách a plynoch, kde sa  premiestňujú relatívne voľné častice s rôznou tepelnou energiou. 

Konvekcia tepla je založená na skutočnosti, že hustota látky sa mení s teplotou (výrazne pre plyny) a preto dochádza vplyvom gravitačných síl k prirodzenému prúdeniu, premiešavaniu a vyrovnávaniu teplôt. Konvekciu môžeme rozdeliť na voľnú (účinkom graviácie - teplo stúpa nahor) a nútenú (ventilátory, premiešavanie kvapalín,...).

Norma EN ISO 11612 (pre ochranné odevy) rozlišuje 3 úrovne plnenia ochrany pred konvekciou tepla podľa metodiky ISO 9151. Určuje ich Index prestupu tepla (Heat Transfer Index = HTI), ktorý sa meria pre materiály, resp. pre materiálové kombinácie. Skúšobné vzorky rozmerov 14 x 14 cm sa umiestnia do horizontálnej polohy nad plynový horák s výkonom 80 kW/m2, a následne sa medeným kalorimetrom meria teplo prechádzajúce skúšanou vzorkou. Výsledkom je priemerná hodnota z 3 meraní určujúca čas potrebný na zvýšenie teploty (na opačnej strane textílie. resp. ich kombinácie) o 12 resp. 24°C. Index HTI12 koreluje s prahom bolesti, Index HTI24 je nad prahom bolesti.

Čas pre index HTI24 od 4<10 s odpovedá úrovni B1, od 10<20 s - úrovni B220 s  a viac - úrovni B3.

Norma EN 407 (pre ochranné rukavice) určuje úrovne plnenia ochrany pred konvekčným teplom (metodika EN 367) tzv. prahovým časom, ktorý je potrebný pre relatívny nárast teploty na vnútornej strane rukavice (materiálovej kombinácie, vzorka 140 x 140 mm) o 24°C. Pre účely skúšok je potrebné teplo generované plynovým horákom s výkonom 80 kW/m2.

Pre rukavice sa rozlišujú 4 úrovne ochrany: 1: ≥ 4 s, 2: ≥ 7 s, 3: ≥ 10 s, 4: ≥ 18 s.

Zjednodušená interpretácia: Oneskorenie prenosu konvekčného tepla (plameň) do vnútra rukavice/odevu po prah bolesti.

TEST: Konvekcia tepla, metodika ISO 9151, EN 367

Sálanie tepla

Sálavé teplo, alebo tiež žiarenie, či radiácia je jeden zo základných spôsobov prenosu tepla a zároveň jediný, pri ktorom nie je potrebné látkové prostredie. Teplo je vyžarované a takmer bez straty sa šíri prostredím (vzduchom) pokiaľ nenarazí na pevnú prekážku. Táto ho čiastočne odrazí, čiastočne pohltí a teplota zasiahnutej prekážky sa zvyšuje. Rozličné materiály pohlcujú sálavé teplo rôzne – viac a rýchlejšie sa zohrejú tmavé a drsné telesá, menej lesklé a hladké.

Pre ochranu pred sálaním je najvýhodnejšie použiť textílie s „pohliníkovaním" povrchu. Lesklá vrstva odráža podstatnú časť žiarenia (v závislosti od kvality povrchu) a materiál sa prehrieva len pomaly. Súčasné technológie umožňujú rôzne spôsoby „pohliníkovania“ textílií, pričom výsledná kvalita závisí od viacerých faktorov ako sú:
-    Hrúbka a štruktúra textílie,
-    nosný materiál AL pigmentu (mylar, polyester, Al-fólia, ...) a jeho hrúbka,
-    použité adhezíva (silikón, polyuretan, ...),
-    technológia a precíznosť laminovania.

Metodiku merania určuje norma EN 6942, ktorá definuje index prenosu sálavého tepla (Radiant Heat Transfer Indexes – RHTI) ako parameter pre vyhodnotenie výsledkov meraní. Pri testovaní vzoriek (230 mm x 70 mm) je presne stanovená hustota sálania, pričom nižšiu intenzitu je možno korigovať dlhším časom expozície, a naopak. Metodika skúšky rozlišuje 2 testovanie metódy:
Metóda A popisuje vizuálne zmeny na materiáloch vystavených sálavému teplu.
Metóda B meria čas v sekundách potrebný na teplotný nárast o 12 resp. 24°C. Teplotný gradient je meraný kalorimetrom na rubovej strane textílie – meranie indexu RHTI12 resp RHTI24, pri hustote sálania 20 kW/m2.

Rozlišujú sa 4 úrovne pre ochranné odevy (C), index HTI24 - C1: ≥ 7 s, C2: ≥ 20 s, C3: ≥ 50 s a C4: ≥ 95 s,
a 4 úrovne ochrany pre rukavice, index HTI24 - 1: ≥ 7 s, 2: 20 s, 3: 50 s a 4: 95 s.

Zjednodušená interpretácia: Oneskorenie prenosu sálavého tepla do vnútra rukavice/odevvu po prah bolesti.

TEST: Sálavé teplo, metodika EN 6942

Odolnosť proti rozstrekom roztaveného kovu

Posudzovanie odolnosti textílií proti veľkým rozstrekom roztaveného kovu rieši norma EN ISO 9185, ktorá špecifikuje metódu na určenie odolnosti proti prieniku tepla textíliami pri tomto riziku.

Roztavený tekutý kov (hliník 780°C, železo 1400°C) sa v smere osnovy naleje z výšky 225 mm na vzorku textílie (260 mm x 100 mm) pod uhlom 60° (hliník) alebo 75° (železo). Pod vzorkou je kontaktne uložená PVC fólia simulujúca pokožku. Test sa vyhodnocuje zmenami (poškodením) PVC fólie a podľa výsledku sa skúška sa opakuje buď pre väčšie alebo menšie množstvo kovu až do určenia kritickej hmotnosti, ktorá poškodzuje fóliu.

Ochranné odevy majú 3 úrovne plnenia pre hliník (D) a 3 úrovne pre železo (E):
D1: ≥ 100 g, D2: ≥ 200 g, D3: ≥ 350 g,
E1: ≥ 60 g, E2: ≥ 120 g, E3: ≥ 200 g.

Rukavice rozlišujú 4 úrovne ochrany pre roztavené železo:
1: ≥ 30 g, 2: ≥ 60 g, 3: ≥ 120 g, 4: ≥ 200 g.

Skúšobnú metódu na vyhodnotenie materiálov používaných na ochranu pri malom postreku roztaveným kovom stanovuje norma EN 348 (Skúšobná metóda: Stanovenia správania materiálov pri dopade malých rozstrekov roztaveného kovu). 

Test sa používa pre rukavice a je založený na určení celkového počtu kvapiek roztaveného kovu, ktoré sú potrebné na zvýšenie  teploty vnútornej strany rukavíc o 40°C (prah bolesti). Rozlišujú sa 4 úrovne ochrany pre železo: 1: ≥ 5, 2: ≥ 15, 3: ≥ 25, 4: ≥ 35.

TEST: Odolnosť voči postreku roztaveným kovom, metodika EN ISO 9185

Následky (popálenie) a prvá pomoc

Popálenina (lat. combustio) je poranenie, ktoré vzniká pôsobením tepla a horúcich látok tuhého, tekutého aj plynného skupenstva na kožu a povrchové sliznice. Môžu spôsobiť poškodenie tkaniva v rozličnom rozsahu, v závislosti od druhu, intenzity a trvania pôsobenia škodliviny. Poranenia sú klasifikované na popáleniny prvého až štvrtého stupňa.

Prvá pomoc pri popálení:

  1. Ihneď odstrániť zdroj tepla.
  2. Malé plochy chladíme studenou vodou (nie na otvorené rany) cca 20 min.
  3. Po doznení bolesti prikryjeme popáleninu podľa možnosti sterilnou gázou, jemnou chladivou bandážou, alebo iba čistou tkaninou.
  4. Opatrne a čo najskôr odstránime z poranených končatín hodinky, prstene, ešte predtým, ako začnú opúchať.
  5. Obhorenú časť odevu nikdy nestrhávame, odstránime iba tú časť odevu, ktorá nie je priškvarená.
  6. Na rany nedávame zásyp ani masť.
  7. Zabezpečíme protišokové opatrenia:
    Ticho - Teplo - Tekutiny - Tíšenie bolesti - Transport (na odborné ošetrenie).

Typy použitých materiálov:

Safepro, s.r. o.

 
Výber jazyka  EN 
SAFEPRO s.r.o. Pekná 10, 040 01 Košice
Tel: 0905 651 814
Sídlo: Lesná 6, 040 01 Košice
e-mail: safepro@safepro.sk