ایمنی در صنعت‌ ساخت و ساز

با زیاد شدن جوامع بشری و ایجاد ساختمانها و برجهای بلند و آسمان‌خراشها درمناطق مرتفع و تحولات شگرد در صنعت‌ ساخت و ساز، تكامل و پیشرف دراین صنعت بوجود آمده و همچنین رشد روزافزون و سریع تكنولوژی، ارایه و ابداع روشهای جدید در صنایع می‌توان از تحدید خطرات و حوادث طبیعی گوناگون در محیط فعالیت زندگی ما (محیط كار، منازل و ...) بطور كلی در همه‌جا جلوگیری كنیم.
خطراتی كه بر اثر ساخت و ساز درمناطق مرتفع ساختمانها راتحدید می‌كند مهندسان و كارفرمایان را متوجه این حوادث و صدمات كرده كه با هماهنگی متخصصان روبه كاهش است. این واقعیت را نمایانگر می‌سازیم كه نیاز شدید و اصولی به فراگیری و رعایت كامل ایمنی و حفظ ساختمانها در مناطق مرتفع را داریم تا خود و دیگران را در برابر این همه خطرات و سوانح طبیعی حفظ كنیم واین معلومات و راه و روش صحیح برای پیشگیری و چاره‌اندیشی را فرا گیریم كه از این حوادث طبیعی (صاعقه) جان سالم بدر ببریم.
●صاعقه چیست و چگونه بوجود می‌آید؟
صاعقه یكی از اصرارآمیز‌ترین پدیده‌های خلقت است كه در عین زیبایی بسیار مخرب بوده و در طول تاریخ زندگی انسان، موجب ضرر و زیان مالی و جانی بسیاری شده است صاعقه از تخلیه الكترواستاتیكی میان ابر و زمین بوجود می‌آید. در ابرهایی از نوع كومولونیمبوس (كه گاه تا ۱۸ كیلومتر ارتفاع و چندین كیلومتر عرض دارند) طی مراحلی ذرات آب دارای بار منفی و ذرات یخ دارای بار مثبت شده بطوری كه (عموماً) بارهای منفی در لایه‌های زیرین و بارهای مثبت در بخشهای فوقانی ابر متمركز می‌شوند. در این حالت بارهای مثبت سطح زمین نیز، در زیر سایه ابر مجتمع می‌شوند.
با افزایش پتانسیل الكتریكی ابر نسبت به زمین، یك جریان پیشرو از الكترونها با حركتی نردبانی شكل از ابر به سوی زمین (downward leader) سرازیر شده و كانال اولیه صاعقه را شكل می‌دهد. هوای اطراف این كانال كاملاً‌ یونیزه است این پلكان كه گاه طول شاخه‌های آن به ۵۰ متر می‌رسد، بار زیادی را در نوك پلیكان با خود حمل كرده و موجب افزایش شدت میدان الكتریكی جو وشكست مقاومت عایقی هوا می‌شود. در این حالت سرعت حركت كانال نزدیك شونده به زمین بیش از ۳۰۰km/s است. در این زمان با افزایش شدت میدان الكتریكی در سطح زمین، یك جریان الكتریكی بالا‌رونده (upward leader) نیز از زمین به سوی ابر پیش می‌رود پس از اصابت این دو پلیكان به یكدیگر، كانال جریان بسته شده و ضربه اصلی صاعقه (retum stroke) اتفاق می‌افتد و بدین ترتیب جهت خنثی بارهای ابر و زمین، جریان بسیار زیادی در مدت كوتاهی در این كانال برقرار می‌شود. صاعقه در انواع مختلف اتفاق می‌افتد كه متداولترین آنها (۹۰ درصد) از نوع صاعقه منفی نزولی و خطرناكترین آنها نوع مثبت صعودی است.
●صدمات
اصولاً بشر تا قبل از تجربه شخصی حدود سانحه، كمتر به دنبال علت وقوع آنها بوده است اما خسارات زیاد و مكرر از اثرات اولیه (ضربه‌های مستقیم) و ثانویه (میدانهای الكترومغناطیسی) صاعقه امروز به حدی رسیده است كه توجه و راهكارهای جدی را می‌طلبد شاید اولین دلیل بروز این حوادث، عدم آگاهی از روشهای صحیح حفاظت است مضافاً اینكه اغلب بدلیل ادعاهای واهی برخی فروشندگان صاعقه‌گیر تصور می‌شود كه داشتن یك صاعقه‌گیر در خارج ساختمان (كه تنها از وقوع جرقه و تخریب فیزیكی ساختمان جلوگیری می كند) می‌تواند كلیه تجهیزات برقی و الكترونیكی داخل ساختمان رانیز حفاظت كند، در صورتی كه چنین نیست.
ظرف ده سال گذشته استانداردهای جهانی به ما این امكانات را داده‌اندكه طراحیهای مناسبی با رعایت اصول قوانین emc انجام دهیم. امروزه وسایل و تجهیزاتی كه برای یك زندگی ساده تدارك دیده شده پر از مدارهای الكترونیكی است. وسایل خانگی، كامپیوتر، فاكس، بی‌سیم، تلویزیون، تلفن، شبكه‌های اطلاعاتی جهانی،‌همه و همه از مدارهای الكترونیكی ساخته شده‌اند كه گران بوده و تعمیرات آنها نیز آسان نیست و گاهی از خط خارج شدن آنها مصادف با خسارتهای غیرقابل جبران است.
عواملی را كه می‌توانند شدیداً تجهیزات نامبرده بالا یا بطور كلی هر وسیله دیگری را كه مدارهای الكترونیكی در آنها به كار رفته باشد به خطر انداخته یا غیرقابل استفاده كنند، عبارتند از:
●كوپلاژ مقاومتی
وقتی كه صاعقه به ساختمانی ضربه می‌زند جریانی كه به زمین تخلیه می‌شد پتانسیل زمین را در سیستم‌های برق و دیتا، تا چند صد كیلوولت افزایش می‌دهد. این امر موجب می‌شود بخشی از جریان صاعقه از طریق هادیهای ورودی- خروجی، به ساختمانهای دیگر منتقل شود.
●كوپلاژ سلفی (مغناطیسی)
عبور جریان صاعقه از یك هادی و یا از كانال تخلیه خود، ایجاد یك میدان مغناطیسی می‌كند. وقتی كه خطوط میدان، هادیهایی را كه تشكیل لوپ داده‌اند قطع كند، در آنها ولتاژی معادل چند ده كیلوولت القاء می‌شود.
●كوپلاژ خازنی (الكتریكی)
كانال صاعقه در نزدیكی نقطه تخلیه، یك میدان شدید الكتریكی ایجاد می‌كند. كابلها و هادیها مانند خازن و هوا نیز عایق دی‌الكتریك آنهاست. بدین صورت علیرغم عدم برخورد صاعقه به ساختمان كابلها تحت یك ولتاژ بالا قرار می‌گیرند.
●اصول حفاظت از صاعقه
حفاظت یك ساختمان بطور كامل شامل موارد زیر می‌شود:
حفاظت جلد خارجی ساختمان از ضربه‌های مستقیم صاعقه.
حفاظت داخلی و تجهیزات نصب شده در ساختمان در مقابل آثار ثانویه صاعقه
الف- حفاظت جلد خارجی ساختمان
منظور از حفاظت خارجی، حفظ بدنه و استراكچر ساختمان از آتش‌سوزی و انهدام در اثر اصابت صاعقه است. كلیه تجهیزاتی كه جهت جذب وهدایت صاعقه از پشت بام تا شبكه زمین نصب می‌شوند طبق استاندارد BS۶۶۵۱, NFC۱۷-۱۰۲, NFC۱۷-۱۰۰, DINVDEO۱۸۵ و NFPA۷۸۰ و IEC۶۱۰۲۴ شناسایی می‌شود.
ب- حفاظت تجهیزات نصب شده در داخل ساختمان
توسعه كاربرد سیستمهای الكترونیكی درجهان، موجب افزایش شدید آمار صدمات وارده به این دستگاهها در اثر صاعقه و اضافه ولتاژهای ناشی از آن شده است. لازم به ذكر است كه تنها بخشی از اضافه ولتاژها در اثر صاعقه بوده و بخش عمده آنها ناشی از عملیات سوئیچینگ و حوادث تغذیه است. برای این بخش از حفاظت، كاهش اثر میدانهای الكترومغناطیسی ناشی از صاعقه، مدنظر قرار می‌گیرد.
پس از برخورد صاعقه به زمین یا ساختمان، وسایل الكترونیكی داخل ساختمانهایی كه شعاع ۱/۵ كیلومتری از محل برخورد و در محدوده میدان الكترومغناطیسی ایجاد شده قرار دارند در معرض خطر خواهند بود.
حفاظت موثر این تجهیزات در مقابل ولتاژهای القایی حاصله وقتی امكان‌پذیر است كه كلیه سیستمهای حفاظت داخلی همراه با حفاظت خارجی ساختمان تماماً نصب شده باشند.
حفاظت داخلی از صاعقه عبارت است از تهیه وسایلی كه به كمك آنها بتوان اثر ولتاژهای القائی حاصله از جریان‌های صاعقه را، بر روی تجهیزات داخل ساختمان خنثی كرد.
●برق‌گیر یا رسانای آذرخش
برق‌گیری یا رسانای آذرخش، ساختمان‌های بلند را از یورش آذرخش (صاعقه) مصون می‌دارد. یك رسانای آذرخش ازیك نوار مسی كلفت تشكیل شده است كه نوك‌های فلزی تیزی دارند و در بالای بلندترین قسمت ساختمان كار گذاشته می‌شود. این نوار را به تیغه فلزی بزرگی كه در اعماق مرطوب زمین زیر ساختمان مدفون گشته است متصل می‌كنند.
این رسانا مسیری را برای شارش بار الكتریكی از بالای ساختمان به زمین فراهم می‌كند.
نشست تدریجی بار مثبت از نوكها (تخلیه الكتریكی از نوك‌های تیز بهتر انجام می‌شود) بسوی ابرها و شارش الكترونها از برق‌گیر به زمین، از انباشته شدن انبوه بار روی بلندترین بخشهای ساختمان جلوگیری می‌كند. اگر این تخلیه الكتریكی از نوكها و از طریق برق‌گیری صورت نگیرد تخلیه ناگهانی بار «آذرخش» صورت خواهد گرفت.
شارش ناگهانی و بسیار عظیم بار كه آذرخش روی می‌دهد آن قدر انرژی دارد كه می‌تواند خسارتهای جدی به ساختمان وارد كند.
●راهنمای استفاده از LOM در شبكه زمین سطحی
- كانالی به عرض ۳۰-۲۰ سانتیمتر و عمق ۷۵ سانتی‌متر به طول مورد نظر حفر كنید. اگر عمق نفوذ یخ‌زدگی خاك بیشتر از ۷۵ سانتی‌متر باشد باید كانال عمیقتر و تا زیر لایه یخ‌زدگی حفاری شود كف كانال را به ضخامت ۱۰ سانتی‌متر از LOM مخلوط پر كنید.
- سیم یا تسمه مسی را روی این لایه بخوابانید.
- روی سیم را به ضخامت ۱۰ سانتی‌متر با مخلوط LOM بپوشانید مراقب باشید كه هادی بطور كامل پوشانده شود و اگر هادی پوشانده نشد ضخامت LOM را افزایش دهید. بقیه كانال را با خاك پر كنید.
- با در نظر گرفتن حجم حفاری وشرایط فوق برای هر متر طول حداقل به سه كیسه LOM نیاز خواهد بود باتغییر ابعاد كانال یا ضخامت LOM مصرفی مقدار مورد LOM تغییر می‌كند.
●راهنمای استفاده در نصب میله ارت (شبكه زمین عمودی)
- حفره‌‌های به قطر ۱۵-۲۵ سانتی‌متر و به عمق ۱۵ سانتی‌متر كمتر از طول میله ارت حفر كنید.
- میله ارت را در وسط حفره طوری بكوبید كه سر میله ارت ۱۰ سانتی‌متر پایین‌تر از لبه حفره واقع می‌شود.
- مخلوط LOM را پیرامون میله تخلیه كنید و این كار را تا ۲۰ سانتی‌متر پایین‌تر از لبه فوقاتی میله ارت ادامه دهید.
- اتصالات لازم را به میله ارت انجام دهید بعد دریچه بازدید را نصب كنید و یا حفره را كاملاً پر كنید.
- در حین پر كردن حفره ضروری است هر یك متر كه با LOM پر می‌شود مقداری از آب داخل حفره تخلیه شود این عمل فشردگی و چسبندگی لایه‌ها را به میله ارت افزایش می‌دهد.
- در این حالت برای هر متر عمق حفره بین یك تا سه كیسه LOM مورد نیاز است.
●راهنمای استفاده در نصب صفحه مسی چاه ارت (شبكه زمین سنتی)
- حفره‌ای به قطر تقریبی ۵۰ سانتی‌متر به عمق مورد نیاز حفر كنید.
سیم ارت یا تسمه مسی را حداقل در دو نقطه توسط روش cadweld به صفحه متصل كنید.
- صفحه ارت را به صورت عمودی در انتهای حفره قرار دهید.
- مخلوط lom را در داخل چاه طوری تخلیه كنید كه ضمن فشردگی مناسب تا ۲۰ سانتی‌متر بالای سطح صفحه را بپوشاند.
- برای پر كردن مابقی حفره lom را به نسبت یك به سه با خاك حفره یا خاك رس مخلوط كرده و حفره را با مخلوط فوق پر كنید.
- در صورت نیاز دریچه بازدید را نصب كرده و هادی بیرون آمده از چاه را با هادی سیستم زمین متصل كنید.
- برای فشردگی بیشتر خاك اطراف هادی صفحه و كیفیت مناسبتر پس از هر متر كه با مخلوط lom پر می‌شود مقدار مناسب آب اضافه كنید.
برای پر كردن چاه ارت با مشخصات فوق در یك متر اولیه ۱۰ كیسه و برای هر متر بعد از آن برای مخلوط كردن با خاك حفره سه كیسه lom مورد نیاز است.
توجه ۱- اگر شبكه سطحی، حفره میله یا چاه ارت در مسیر حركت سفره‌های آب زیرزمینی یا فاضلاب آب باران باشد باید كف آن توسط سیمان یا مخلوط سیمان و lom بتونه كاری شود كه مخلوط حاضر توسط آب جاری شسته نشود.
توجه ۲- در جایی كه مقاومت مخصوص خاك (P) كمتر از m۲۰ اهم باشد چنانچه قصد دارید lom را با خاك مخلوط و مصرف كنید مناسبترین نوع تركیب از نظر تكنیكی و اقتصادی با نسبت حجمی به شرح زیر پیشنهاد می‌شود:
۶۰ درصد خاك
۳۰ درصد lom
۱۰ درصد آب
برای مخلوط كردن صحیح اقلام فوق باید موارد به ترتیب زیر با هم مخلوط شوند تا بهترین نتیجه از یك مخلوط یكنواخت حاصل شود.
اول lom، دوم خاك، سوم آب
توجه ۳- لطفاً عنایت فرمایید تاثیر نهایی مواد كاهنده بصورت فوری قابل حصول نیست و برای دسترسی به نتیجه قطعی باید بین یك تا شش ماه صبر و تحمل داشته باشید.
توجه ۴- بازدید و تست دوره‌ای سیستم زمین را فراموش نفرمایید نصب دریچه بازدید كار تست و بازرسی دوره‌ای را تسهیل می‌كند.
توجه ۵- محل اتصال الكتریكی سیستم زمین به شبكه ارت سطحی یا چاه ارت زیر زمین معمولاً به عنوان نقطه آزمایش سیستم در داخل دریچه بازدید قرار دارد محل تماس الكتریكی توسط نوار چسب عایق ضد خوردگی، خمیر هادی حفاظت شود.

مهندس علی‌اكبر بنی‌اسد

منبع : ماهنامه صنعت برق