Bezpieczne oświetlenie dla strażaków

W tym artykule omówiono zmiany w przepisach oraz technologii związane z latarkami oraz urządzeniami oświetleniowymi stosowanymi przez Straż Pożarną w atmosferach potencjalnie wybuchowych.

Atmosfery potencjalnie wybuchowe

Zamknięte przestrzenie i obszary o zagrożeniu "Ex" są to miejsca, gdzie często występują zagrożenia wybuchowe, wynikające z obecności potencjalnie wybuchowych gazów, par, mgieł lub pyłów.

Atmosfery takie występują w wielu branżach i sektorach przemysłu, w tym w petrochemii, wydobyciu ropy i gazów, lotnictwie, przemysłach farmaceutycznym i spożywczym, zakładach gazowniczych i wodociągowych oraz kanalizacji, a także w rolnictwie i energetyce, oraz wszędzie tam, gdzie materiały zapalne są przechowywane, wytwarzane lub wykorzystywane w produkcji, jak również w zamkniętych lub częściowo otwartych przestrzeniach, takich jak naczynia procesowe, zbiorniki magazynowe, przepusty, kanały, tunele i szyby, w tym również w systemach podziemnych kolei i dróg.

Straż Pożarna na całym świecie stosuje w takich miejscach bezpieczne urządzenia oświetleniowe, które eliminują ryzyko pożaru lub wybuchu, które mogą być przyczyną obrażeń lub śmierci. Na świecie stosuje się różne systemy certyfikacji i regulacji prawnych w odniesieniu do tych zagadnień. W Unii Europejskiej wszystkie urządzenia wykorzystywane w potencjalnie wybuchowych atmosferach objęte są certyfikacją "ATEX". Dyrektywa ATEX ustanowiła standardy, które stały się wzorem legislacji dla całego świata.

Dlaczego oświetlenie ATEX?

Zadania wykonywane w obszarach niebezpiecznych i przestrzeniach zamkniętych często mają miejsce w warunkach obniżonej widoczności lub w ciemności; oświetlenie może stać się krytycznym warunkiem wykonania jakiejkolwiek czynności w takich warunkach. W przypadku konieczności wejścia do takich obszarów w celu przeprowadzenia czynności kontrolnych, konserwacyjnych lub ratowniczych, konieczne jest użycie przenośnych lub tymczasowo rozstawianych urządzeń oświetleniowych. Zagrożenie wybuchem lub pożarem spowodowanych zapłonem takiej atmosfery oznacza, że każde urządzenie elektryczne wprowadzane do takiego miejsca musi być bezpieczne pod kątem stosowania w tego rodzaju niebezpiecznych środowiskach. W UE wprowadzono przepisy, które wymagają od pracowników stosowania w takich wybuchowych atmosferach odpowiednich urządzeń elektrycznych lub mechanicznych, zgodnych z normą ATEX.

Temperatura koloru źródła światła: halogen z prawej strony o "chłodnym", białym świetle i LED z lewej strony o "chłodniejszym" świetle i wyższej temperaturze koloru.

Wybór urządzeń oświetleniowych ATEX

Na rynku oferowane są różne urządzenia oświetleniowe ATEX, zabezpieczające przed wybuchem. Dla zapewnienia bezpieczeństwa najważniejsze jest zastosowanie właściwych kryteriów wyboru:

Charakterystyka atmosfery wybuchowej, oznaczonej odpowiednim kodem certyfikacyjnym (klasa temperaturowa, grupa gazów, strefa).
Ilość i rodzaj urządzeń oświetleniowych wymaganych do wykonania zadania.
Czas trwania wykonywania zadania.
Warunki (np. wilgoć, trudny teren).

"Biuletyn Techniczny 1/1997 - Aparaty Oddechowe", wydawany przez Inspektorat Straży Pożarnej Ministerstwa Spraw Wewnętrznych Wielkiej Brytanii określa, że "Aparaty oddechowe stosuje się w atmosferach, które są niebezpieczne dla zdrowia"; "osoba nosząca aparat oddechowych może być narażona, poza atmosferą nie nadającą się do oddychania, także na inne zagrożenia, jak np. pożar, wybuch lub zawalenie." Napisano tam, że do każdego aparatu oddechowego powinna być załączona jedna latarka; charakterystyka takiej latarki została opisana w załączniku 1, rozdział 2(c), przy czym za najważniejsze uznano posiadanie przez latarkę certyfikatu dopuszczającego ją do użycia w potencjalnie wybuchowych atmosferach. "Lampy przeznaczone do użycia z aparatami oddechowymi powinny być dopuszczone do użycia w Strefie 1, w grupie gazów IIC oraz posiadać minimalną klasę temperaturową T4". Spełnienie takich minimalnych wymagań zapewni bezpieczne użytkowanie latarki w większości sytuacji operacyjnych.

Znak ostrzegający o możliwości występowania atmosfer wybuchowych

LED, czy dioda świecą (Light Emitting Diode) jest to nowej generacji źródło światła, służące ogólnie do oświetlenia, a w szczególności do przenośnych, bezpiecznych urządzeń oświetleniowych. Biały LED został opracowany w 1996 roku; od bardzo ograniczonego początkowo zakresu zastosowań, w ciągu ostatnich 10 lat widoczne jest coraz powszechniejsze stosowanie LED w oświetleniu przenośnym. Białe LEDy były początkowo ograniczone do urządzeń o małej mocy, takich jak powszechnie stosowane lampki o średnicy 5 mm. Sześć lat temu zbudowano LED o mocy 1 W, który od razu stał się istotną konkurencją dla lamp żarowych.

Dożywotnia trwałość i całkowita bezobsługowość

W lampach żarowych stosuje względnie delikatne włókno wolframowe, stanowiące źródło światła, które jest podane na zerwanie w przypadku uderzenia mechanicznego. Technologia LED zapewnia znacznie wyższą niezawodność i dużo bardziej stabilną konstrukcję o znacznie większej odporności na trudne warunki użytkowania. Ponadto, typowa trwałość włókna żarowego w konwencjonalnej żarówce wynosząca 20-30 godzin to prawie nic porównaniu do 25 000 godzin dla lampki LED. Źródła światła LED mają „dożywotnią trwałość" i przetrwają w istotnie czas dużo dłuższy niż sama latarka, a przy tym są całkowicie bezobsługowe.

Wyższa efektywność, więcej Lumenów na Wat

LEDy zawsze były reklamowane jako zapewniające wyższą efektywność od żarowych źródeł światła, czyli więcej lumenów (jednostka strumienia świetlnego - lm) na jeden wat mocy. Do niedawna trudno było dokonywać porównać źródeł światła ze względu na istotne różnice w możliwościach uzyskania wydajności świetlnej. Wraz z wynalezieniem LED dużej mocy możliwe stało się rzetelne porównanie źródeł światła. Aktualnie różnica w wydajności między halogenowymi lampami żarowymi a LED jest dwukrotna (zwykle 12 lm/W dla niskonapięciowych żarówek halogenowych i 24 lm/W dla LED dużej mocy), ale producenci LED twierdzą, że wydajność tych źródeł światła w najbliższej przyszłości jeszcze wzrośnie.

Jakość światła LED: po lewej strumień świetlny bez obwódki, a po prawej strumień świetlny o szerokim kącie obwódki, umożliwiający widzenie na peryferiach głównego kierunku świecenia.

Specyficzne zalety urządzeń ATEX

Poza wyżej wymienionymi zaletami lampy LED oferują prawdziwe korzyści dla przenośnych urządzeń stosowanych w obszarach niebezpiecznych. Jest to "chłodna" technologia półprzewodnikowa; nie stwarza zagrożeń takich, jak gorące włókna żarowe w typowych żarówkach i zapewnia najwyższy poziom bezpieczeństwa z możliwością stosowania w Strefie 0.

Jakość światła

LED daje doskonałe, kontrolowane światło, znacznie bielsze od najwyższej temperatury koloru lamp halogenowych. LED dużej mocy to jednak jeszcze nowa technologia i brak na razie doświadczeń w budowaniu układów optycznych współpracujących z tymi źródłami światła. Dostępne są pewne gotowe rozwiązania, tworzone zwykle pod kątem komercyjnych instalacji oświetleniowych, ale często niedostosowanych do takich urządzeń, jak latarki. Producenci przenośnych urządzeń oświetleniowych zaczynają projektować produkty ze specjalnie przystosowanymi do LED układami optycznymi, które czasem posiadają wręcz nadzwyczajne właściwości.

Dobre rozwiązanie optyki dla LED może zapewniać doskonały strumień świetlny, pozbawiony cieni, pierścieni i czarnych dziur, które często widywało się w przypadku lamp żarowych. Nieprzystosowane do LED układy optyczne mogą wytwarzać słabe oświetlenie, nierówne strumienie lub jaskrawe, skupione strumienie świetlne bez obwódki wokół głównego promienia. Może to powodować pewne problemy, zwłaszcza brak obwódki świetlnej może być niebezpieczny, w sytuacji gdy przeszkody w otoczeniu głównego promienia świetlnego nie będą widoczne; użytkownicy informowali o takich produktach, które mają tak silnie skupiony strumień świetlny, że po skierowaniu go do przodu nic nie można zobaczyć na ziemi, wyżej, ani po bokach, co przypomina "jazdę na samych migaczach".

Porównanie wydajności świetlnej

Tradycyjnie latarki miały wydajność świetlną określaną w "kandelach - cd". Parametr ten może informować o natężeniu światła, ale daje pełnego obrazu odnośnie skuteczności strumienia świetlnego. Pełniejszy obraz można uzyskać sprawdzając moc źródła światła wyrażoną w Watach (generalnie im więcej Watów tym jaśniej, chociaż różne źródła światła mogą mieć różną sprawność). Wydajność źródła światła w lumenach (lm) mówi więcej o ilości światła wytwarzanego przez żarówkę lub LED, a natężenie światła w luksach (lx) dla latarki mówi o intensywności światła w określonej odległości od źródła, zwykle 5 metrów. Najlepszym jednak testem na wydajność świetlną jest umieszczenie kilku różnych latarek w miejscu ciemnym lub zadymionym i porównanie wytwarzanego przez nie oświetlenia. Jest to jedyny sposób rzetelnej oceny skuteczności rozkładu strumienia świetlnego i jego natężenia w rzeczywistych warunkach działania.

Zasilanie bateryjne

Tradycyjnie bezpieczne latarki wykorzystywały ogniwa cynkowe o niskiej mocy; teraz, po wprowadzeniu nowych metod oceny i zmian w normach bezpieczeństwa, zasilanie latarek Atex bateriami alkalicznymi o wysokiej mocy staje się normą. Baterie alkaliczne zwykle mają pojemność 3-4 razy większą niż baterie cynkowe, co umożliwia uzyskanie większej wydajności świetlnej przy dłuższym czasie pracy. Użytkownicy muszą jednak mieć świadomość, że bezpieczne latarki podlegają pewnym ograniczeniom, które umożliwiają stosowanie tylko niektórych marek i typów baterii.

Należy zwrócić uwagę na ilość i wielkość baterii wymaganych dla danej latarki, oraz na czas świecenia latarki przy takich bateriach, ponieważ ma to istotny wpływ na relację koszt - czas pracy. Małe baterie mogą być tańsze niże duże, ale mają znacznie mniejszą pojemność; generalnie baterie o rozmiarze "D" są najbardziej opłacalne i mają najlepszy współczynnik cena - czas pracy.

Latarki bateryjne są też coraz częściej wyposażane w dodatkowe elementy, takie jak np. zapasowe żarówki i wskaźniki wyczerpywania baterii. Funkcje te mogą mieć wpływ na cenę latarek, ale użytkownicy nie powinny pomijać oferowanych przez nie korzyści. Poza zwiększonym bezpieczeństwem użytkownika dzięki zastosowaniu wskaźnika wyczerpania baterii, co ma szczególne znaczenie w przypadku pracy w zamkniętych przestrzeniach, gdzie istnieje ryzyko "pozostania w całkowitej ciemności", użytkownicy informują także o korzyściach dla środowiska i ekonomiczności takiego rozwiązania, ponieważ teraz baterie wymienia się tylko wtedy, kiedy to jest naprawdę potrzebne.

Zasilanie akumulatorowe

W przeszłości urządzenia akumulatorowe "Ex" były uważane za dość zawodne, a użytkownicy informowali o złych doświadczeniach z takimi urządzeniami, jak akumulatorowe latarki, radiotelefony i detektory gazów. Problemy z niezawodnością powstawały zasadniczo w wyniku zjawisk chemicznych występujących w akumulatorach niklowo-kadmowych (NiCd) oraz niklowo-wodorkowych (NiMH), które traciły pojemność z powodu „efektu pamięci". Producenci akumulatorów utrzymywali, że problem dotyczy raczej eksploatacji a nie konstrukcji akumulatorów.

W ostatnich latach nastąpił istotny postęp w technologii budowy akumulatorów. W wyniku zapotrzebowania klientów na coraz większą ilość przenośnych urządzeń elektronicznych o wysokiej niezawodności oraz ze względu na niewygodę stosowania baterii jednorazowych, dokonał się istotny postęp w rozwoju akumulatorów oraz związanej z tym techniki obwodów sterujących ich ładowaniem i rozładowaniem. W ostatnich latach upowszechniło się stosowanie akumulatorów litowo-jonowych (Li-Ion), które stanowiły idealną alternatywę dla dotychczasowych źródeł zasilania stosowanych w telefonach komórkowych i komputerach przenośnych. Podstawowe zalety akumulatorów Li-Ion to bardzo wysoka gęstość mocy, niska waga, wysokie napięcie ogniwa, przyjazność dla środowiska, niski stopień samoczynnego rozładowywania, brak efekty pamięci oraz szybkie ładowanie. Postępy w technologii akumulatorów oraz zastosowanie ogniw litowo-jonowych (Li-Ion) są wprowadzane do latarek akumulatorowych ATEX.

Parametry podlegające ocenie w odniesieniu do latarek akumulatorowych ATEX

Samoistne bezpieczeństwo - zgodność z ATEX.
Kontrola ładunku akumulatora. Dla zapewnienia długotrwałej niezawodności systemów akumulatorowych, urządzenia powinny posiadać całkowicie elektroniczne sterowanie ładowaniem, odcinanie ładowania i monitorowanie ładunku po zakończeniu ładowania.
Odcinanie obwodu wyczerpanego akumulatora. Odłączanie akumulatora, którego ładunek spadł do zbyt niskiego poziomu, chroni akumulator przed uszkodzeniem, przedwczesnym spadkiem pojemności i awarią.
Sygnalizacja wyczerpywania akumulatora. Ostrzega użytkownika o mającym wkrótce nastąpić odcięciu akumulatora, może służyć też do przełączenia na mniejsze obciążenie lub przełączenia na tryb błyskowy.
Sygnalizacja ładunku akumulatora. Wskazuje stan ładunku akumulatora dla celów zarówno ładowania, jak i rozładowania.
Dwie moce świecenia. Zmniejszenie obciążenia akumulatora w celu przedłużenia czasu jego pracy.
Szybkie ładowanie. Szczególnie ważne w zastosowaniach awaryjnych.
Możliwość ładowania ze źródeł o różnych napięciach. Zasilanie ładowarek akumulatorów powinno umożliwiać ładowanie z instalacji mniejszych pojazdów o napięciu 12 V, samochodów ciężarowych o napięciu 24 V i z sieci energetycznej 230 V.
Łatwa konserwacja, niskie wymagania obsługowe, w tym wymiana akumulatora.

Porównanie zasilania bateryjnego i akumulatorowego

Wybór systemu zasilania zależy od kilku czynników:

Intensywności użytkowania - bardziej intensywne korzystanie z urządzenia uzasadnia stosowanie droższych urządzeń akumulatorowych.
Budżetu.
Poziomu dopuszczalnych wymagań konserwacyjnych - urządzenia bateryjne mają większe wymagania.
Rodzaju eksploatacji - zwykle latarki bateryjne są do użytku osobistego, a produkty akumulatorowe są użytku ogólnego, przydzielane do konkretnego zadania.

Technika przenośnego oświetlenia ATEX - inne czynniki wyboru

Budowa

Czy budowa produktu jest właściwa dla oczekiwanego charakteru eksploatacji?
Czy materiały obudowy są odporne na wszelkie substancje chemiczne, jakie mogą występować w miejscu użytkowania?
Czy urządzenie jest przystosowane do warunków danego środowiska (pyło-wodoszczelność)?

Ergonomia

Czy urządzenie jest łatwe do trzymania i obsługi, czy do przełączania wystarczy jedna ręka?
Czy urządzenie jest wystarczająco lekkie?
Czy urządzenie może być użytkowane w sposób nie zajmujący rąk?
Relacja cena - czas pracy.
Należy uwzględnić relację "cena - czas pracy" dla zasilania bateryjnego w porównaniu z zasilaniem akumulatorowym.
Należy też rozważyć relację "cena - czas pracy" dla żarówki, jako źródła światła, z uwzględnieniem kosztów wymiany żarówek i konserwacji, w porównaniu do kosztów i wydajności lamp LED.
Uwzględnić porównanie poziomów wymagań konserwacyjnych i łatwości obsługi poszczególnych produktów.
Niektóre służby awaryjne i ratownicze stosują podejście "wyższa cena - niższy koszt", zgodnie z którym wydanie większej kwoty na urządzenie o lepszych parametrach i niższych wymaganiach konserwacyjnych da w dłuższym okresie czasu oszczędności finansowe.

Wiele Straży Pożarnych na całym świecie stosuje w każdej sytuacji bezpieczne urządzenia oświetleniowe, które eliminują ewentualne ryzyko pożaru lub wybuchu, które mogą być przyczyną obrażeń lub śmierci, według zasady, że "lepiej dmuchać na zimne". Technologia budowy latarek dokonała w ostatnich latach ogromnego postępu; bezpieczne latarki mają teraz większą wydajność świetlną i lepsze parametry użytkowe niż kiedykolwiek dotąd. Niezwykle ważnym zagadnieniem pozostaje wybór właściwego urządzenia, które przy prawidłowym użytkowaniu i konserwacji zapewni bezpieczną i niezawodną pracę.