ايمني در صنعت ساخت و ساز

با زياد شدن جوامع بشري و ايجاد ساختمانها و برجهاي بلند و آسمانآ*خراشها درمناطق مرتفع و تحولات شگرد در صنعتآ* ساخت و ساز، تكامل و پيشرف دراين صنعت بوجود آمده و همچنين رشد روزافزون و سريع تكنولوژي، ارايه و ابداع روشهاي جديد در صنايع ميآ*توان از تحديد خطرات و حوادث طبيعي گوناگون در محيط فعاليت زندگي ما (محيط كار، منازل و ...) بطور كلي در همهآ*جا جلوگيري كنيم. خطراتي كه بر اثر ساخت و ساز درمناطق مرتفع ساختمانها راتحديد ميآ*كند مهندسان و كارفرمايان را متوجه اين حوادث و صدمات كرده كه با هماهنگي متخصصان روبه كاهش است. اين واقعيت را نمايانگر ميآ*سازيم كه نياز شديد و اصولي به فراگيري و رعايت كامل ايمني و حفظ ساختمانها در مناطق مرتفع را داريم تا خود و ديگران را در برابر اين همه خطرات و سوانح طبيعي حفظ كنيم واين معلومات و راه و روش صحيح براي پيشگيري و چارهآ*انديشي را فرا گيريم كه از اين حوادث طبيعي (صاعقه) جان سالم بدر ببريم. صاعقه چيست و چگونه بوجود ميآ*آيد؟ صاعقه يكي از اصرارآميزآ*ترين پديدهآ*هاي خلقت است كه در عين زيبايي بسيار مخرب بوده و در طول تاريخ زندگي انسان، موجب ضرر و زيان مالي و جاني بسياري شده است صاعقه از تخليه الكترواستاتيكي ميان ابر و زمين بوجود ميآ*آيد. در ابرهايي از نوع كومولونيمبوس (كه گاه تا 18 كيلومتر ارتفاع و چندين كيلومتر عرض دارند) طي مراحلي ذرات آب داراي بار منفي و ذرات يخ داراي بار مثبت شده بطوري كه (عموماً) بارهاي منفي در لايهآ*هاي زيرين و بارهاي مثبت در بخشهاي فوقاني ابر متمركز ميآ*شوند. در اين حالت بارهاي مثبت سطح زمين نيز، در زير سايه ابر مجتمع ميآ*شوند.

با افزايش پتانسيل الكتريكي ابر نسبت به زمين، يك جريان پيشرو از الكترونها با حركتي نردباني شكل از ابر به سوي زمين (downward leader) سرازير شده و كانال اوليه صاعقه را شكل ميآ*دهد. هواي اطراف اين كانال كاملاًآ* يونيزه است اين پلكان كه گاه طول شاخهآ*هاي آن به 50 متر ميآ*رسد، بار زيادي را در نوك پليكان با خود حمل كرده و موجب افزايش شدت ميدان الكتريكي جو وشكست مقاومت عايقي هوا ميآ*شود. در اين حالت سرعت حركت كانال نزديك شونده به زمين بيش از 300km/s است. در اين زمان با افزايش شدت ميدان الكتريكي در سطح زمين، يك جريان الكتريكي بالاآ*رونده (upward leader) نيز از زمين به سوي ابر پيش ميآ*رود پس از اصابت اين دو پليكان به يكديگر، كانال جريان بسته شده و ضربه اصلي صاعقه (retum stroke) اتفاق ميآ*افتد و بدين ترتيب جهت خنثي بارهاي ابر و زمين، جريان بسيار زيادي در مدت كوتاهي در اين كانال برقرار ميآ*شود. صاعقه در انواع مختلف اتفاق ميآ*افتد كه متداولترين آنها (90 درصد) از نوع صاعقه منفي نزولي و خطرناكترين آنها نوع مثبت صعودي است.

صدمات
اصولاً بشر تا قبل از تجربه شخصي حدود سانحه، كمتر به دنبال علت وقوع آنها بوده است اما خسارات زياد و مكرر از اثرات اوليه (ضربهآ*هاي مستقيم) و ثانويه (ميدانهاي الكترومغناطيسي) صاعقه امروز به حدي رسيده است كه توجه و راهكارهاي جدي را ميآ*طلبد شايد اولين دليل بروز اين حوادث، عدم گاهي از روشهاي صحيح حفاظت است مضافاً اينكه اغلب بدليل ادعاهاي واهي برخي فروشندگان صاعقهآ*گير تصور ميآ*شود كه داشتن يك صاعقهآ*گير در خارج ساختمان (كه تنها از وقوع جرقه و تخريب فيزيكي ساختمان جلوگيري مي كند) ميآ*تواند كليه تجهيزات برقي و الكترونيكي داخل ساختمان رانيز حفاظت كند، در صورتي كه چنين نيست.
ظرف ده سال گذشته استانداردهاي جهاني به ما اين امكانات را دادهآ*اندكه طراحيهاي مناسبي با رعايت اصول قوانين emc انجام دهيم. امروزه وسايل و تجهيزاتي كه براي يك زندگي ساده تدارك ديده شده پر از مدارهاي الكترونيكي است. وسايل خانگي، كامپيوتر، فاكس، بيآ*سيم، تلويزيون، تلفن، شبكهآ*هاي اطلاعاتي جهاني،آ*همه و همه از مدارهاي الكترونيكي ساخته شدهآ*اند كه گران بوده و تعميرات آنها نيز آسان نيست و گاهي از خط خارج شدن آنها مصادف با خسارتهاي غيرقابل جبران است.
عواملي را كه ميآ*توانند شديداً تجهيزات نامبرده بالا يا بطور كلي هر وسيله ديگري را كه مدارهاي الكترونيكي در آنها به كار رفته باشد به خطر انداخته يا غيرقابل استفاده كنند، عبارتند از:

كوپلاژ مقاومتي
وقتي كه صاعقه به ساختماني ضربه ميآ*زند جرياني كه به زمين تخليه ميآ*شد پتانسيل زمين را در سيستمآ*هاي برق و ديتا، تا چند صد كيلوولت افزايش ميآ*دهد. اين امر موجب ميآ*شود بخشي از جريان صاعقه از طريق هاديهاي ورودي- خروجي، به ساختمانهاي ديگر منتقل شود.

كوپلاژ سلفي (مغناطيسي)
عبور جريان صاعقه از يك هادي و يا از كانال تخليه خود، ايجاد يك ميدان مغناطيسي ميآ*كند. وقتي كه خطوط ميدان، هاديهايي را كه تشكيل لوپ دادهآ*اند قطع كند، در آنها ولتاژي معادل چند ده كيلوولت القاء ميآ*شود.

كوپلاژ خازني (الكتريكي)
كانال صاعقه در نزديكي نقطه تخليه، يك ميدان شديد الكتريكي ايجاد ميآ*كند. كابلها و هاديها مانند خازن و هوا نيز عايق ديآ*الكتريك آنهاست. بدين صورت عليرغم عدم برخورد صاعقه به ساختمان كابلها تحت يك ولتاژ بالا قرار ميآ*گيرند.

اصول حفاظت از صاعقه
حفاظت يك ساختمان بطور كامل شامل موارد زير ميآ*شود:
حفاظت جلد خارجي ساختمان از ضربهآ*هاي مستقيم صاعقه.
حفاظت داخلي و تجهيزات نصب شده در ساختمان در مقابل آثار ثانويه صاعقه

الف- حفاظت جلد خارجي ساختمان
منظور از حفاظت خارجي، حفظ بدنه و استراكچر ساختمان از آتشآ*سوزي و انهدام در اثر اصابت صاعقه است. كليه تجهيزاتي كه جهت جذب وهدايت صاعقه از پشت بام تا شبكه زمين نصب ميآ*شوند طبق استاندارد BS6651, NFC17-102, NFC17-100, DINVDEO185 و NFPA780 و IEC61024 شناسايي ميآ*شود.

ب- حفاظت تجهيزات نصب شده در داخل ساختمان
توسعه كاربرد سيستمهاي الكترونيكي درجهان، موجب افزايش شديد آمار صدمات وارده به اين دستگاهها در اثر صاعقه و اضافه ولتاژهاي ناشي از آن شده است. لازم به ذكر است كه تنها بخشي از اضافه ولتاژها در اثر صاعقه بوده و بخش عمده آنها ناشي از عمليات سوئيچينگ و حوادث تغذيه است. براي اين بخش از حفاظت، كاهش اثر ميدانهاي الكترومغناطيسي ناشي از صاعقه، مدنظر قرار ميآ*گيرد.
پس از برخورد صاعقه به زمين يا ساختمان، وسايل الكترونيكي داخل ساختمانهايي كه شعاع 1/5 كيلومتري از محل برخورد و در محدوده ميدان الكترومغناطيسي ايجاد شده قرار دارند در معرض خطر خواهند بود.
حفاظت موثر اين تجهيزات در مقابل ولتاژهاي القايي حاصله وقتي امكانآ*پذير است كه كليه سيستمهاي حفاظت داخلي همراه با حفاظت خارجي ساختمان تماماً نصب شده باشند.
حفاظت داخلي از صاعقه عبارت است از تهيه وسايلي كه به كمك آنها بتوان اثر ولتاژهاي القائي حاصله از جريانآ*هاي صاعقه را، بر روي تجهيزات داخل ساختمان خنثي كرد.

برقآ*گير يا رساناي آذرخش
برقآ*گيري يا رساناي آذرخش، ساختمانآ*هاي بلند را از يورش آذرخش (صاعقه) مصون ميآ*دارد. يك رساناي آذرخش ازيك نوار مسي كلفت تشكيل شده است كه نوكآ*هاي فلزي تيزي دارند و در بالاي بلندترين قسمت ساختمان كار گذاشته ميآ*شود. اين نوار را به تيغه فلزي بزرگي كه در اعماق مرطوب زمين زير ساختمان مدفون گشته است متصل ميآ*كنند.
اين رسانا مسيري را براي شارش بار الكتريكي از بالاي ساختمان به زمين فراهم ميآ*كند.
نشست تدريجي بار مثبت از نوكها (تخليه الكتريكي از نوكآ*هاي تيز بهتر انجام ميآ*شود) بسوي ابرها و شارش الكترونها از برقآ*گير به زمين، از انباشته شدن انبوه بار روي بلندترين بخشهاي ساختمان جلوگيري ميآ*كند. اگر اين تخليه الكتريكي از نوكها و از طريق برقآ*گيري صورت نگيرد تخليه ناگهاني بار «آذرخش» صورت خواهد گرفت.
شارش ناگهاني و بسيار عظيم بار كه آذرخش روي ميآ*دهد آن قدر انرژي دارد كه ميآ*تواند خسارتهاي جدي به ساختمان وارد كند.

راهنماي استفاده از LOM در شبكه زمين سطحي
- كانالي به عرض 30-20 سانتيمتر و عمق 75 سانتيآ*متر به طول مورد نظر حفر كنيد. اگر عمق نفوذ يخآ*زدگي خاك بيشتر از 75 سانتيآ*متر باشد بايد كانال عميقتر و تا زير لايه يخآ*زدگي حفاري شود كف كانال را به ضخامت 10 سانتيآ*متر از LOM مخلوط پر كنيد.
- سيم يا تسمه مسي را روي اين لايه بخوابانيد.
- روي سيم را به ضخامت 10 سانتيآ*متر با مخلوط LOM بپوشانيد مراقب باشيد كه هادي بطور كامل پوشانده شود و اگر هادي پوشانده نشد ضخامت LOM را افزايش دهيد. بقيه كانال را با خاك پر كنيد.
- با در نظر گرفتن حجم حفاري وشرايط فوق براي هر متر طول حداقل به سه كيسه LOM نياز خواهد بود باتغيير ابعاد كانال يا ضخامت LOM مصرفي مقدار مورد LOM تغيير ميآ*كند.

راهنماي استفاده در نصب ميله ارت (شبكه زمين عمودي)
- حفرهآ*آ*هاي به قطر 15-25 سانتيآ*متر و به عمق 15 سانتيآ*متر كمتر از طول ميله ارت حفر كنيد.
- ميله ارت را در وسط حفره طوري بكوبيد كه سر ميله ارت 10 سانتيآ*متر پايينآ*تر از لبه حفره واقع ميآ*شود.
- مخلوط LOM را پيرامون ميله تخليه كنيد و اين كار را تا 20 سانتيآ*متر پايينآ*تر از لبه فوقاتي ميله ارت ادامه دهيد.
- اتصالات لازم را به ميله ارت انجام دهيد بعد دريچه بازديد را نصب كنيد و يا حفره را كاملاً پر كنيد.
- در حين پر كردن حفره ضروري است هر يك متر كه با LOM پر ميآ*شود مقداري از آب داخل حفره تخليه شود اين عمل فشردگي و چسبندگي لايهآ*ها را به ميله ارت افزايش ميآ*دهد.
- در اين حالت براي هر متر عمق حفره بين يك تا سه كيسه LOM مورد نياز است.

راهنماي استفاده در نصب صفحه مسي چاه ارت (شبكه زمين سنتي)
- حفرهآ*اي به قطر تقريبي 50 سانتيآ*متر به عمق مورد نياز حفر كنيد.
سيم ارت يا تسمه مسي را حداقل در دو نقطه توسط روش cadweld به صفحه متصل كنيد.
- صفحه ارت را به صورت عمودي در انتهاي حفره قرار دهيد.
- مخلوط lom را در داخل چاه طوري تخليه كنيد كه ضمن فشردگي مناسب تا 20 سانتيآ*متر بالاي سطح صفحه را بپوشاند.
- براي پر كردن مابقي حفره lom را به نسبت يك به سه با خاك حفره يا خاك رس مخلوط كرده و حفره را با مخلوط فوق پر كنيد.
- در صورت نياز دريچه بازديد را نصب كرده و هادي بيرون آمده از چاه را با هادي سيستم زمين متصل كنيد.
- براي فشردگي بيشتر خاك اطراف هادي صفحه و كيفيت مناسبتر پس از هر متر كه با مخلوط lom پر ميآ*شود مقدار مناسب آب اضافه كنيد.
براي پر كردن چاه ارت با مشخصات فوق در يك متر اوليه 10 كيسه و براي هر متر بعد از آن براي مخلوط كردن با خاك حفره سه كيسه lom مورد نياز است.

توجه 1- اگر شبكه سطحي، حفره ميله يا چاه ارت در مسير حركت سفرهآ*هاي آب زيرزميني يا فاضلاب آب باران باشد بايد كف آن توسط سيمان يا مخلوط سيمان و lom بتونه كاري شود كه مخلوط حاضر توسط آب جاري شسته نشود.

توجه 2- در جايي كه مقاومت مخصوص خاك (P) كمتر از m20 اهم باشد چنانچه قصد داريد lom را با خاك مخلوط و مصرف كنيد مناسبترين نوع تركيب از نظر تكنيكي و اقتصادي با نسبت حجمي به شرح زير پيشنهاد ميآ*شود:
60 درصد خاك
30 درصد lom
10 درصد آب
براي مخلوط كردن صحيح اقلام فوق بايد موارد به ترتيب زير با هم مخلوط شوند تا بهترين نتيجه از يك مخلوط يكنواخت حاصل شود.
اول lom، دوم خاك، سوم آب

توجه 3- لطفاً عنايت فرماييد تاثير نهايي مواد كاهنده بصورت فوري قابل حصول نيست و براي دسترسي به نتيجه قطعي بايد بين يك تا شش ماه صبر و تحمل داشته باشيد.
توجه 4- بازديد و تست دورهآ*اي سيستم زمين را فراموش نفرماييد نصب دريچه بازديد كار تست و بازرسي دورهآ*اي را تسهيل ميآ*كند.

توجه 5- محل اتصال الكتريكي سيستم زمين به شبكه ارت سطحي يا چاه ارت زير زمين معمولاً به عنوان نقطه آزمايش سيستم در داخل دريچه بازديد قرار دارد محل تماس الكتريكي توسط نوار چسب عايق ضد خوردگي، خمير هادي حفاظت شود.

ماهنامه صنعت برق