Techniki pomiarowe Sprzt do detekcji i pomiaru skae

Techniki pomiarowe Sprzęt do detekcji i pomiaru skażeń

Nazewnictwo i przeznaczenie sprzętu pomiarowo – kontrolnego Sprzęt pomiarowo – kontrolny należy do grupy sprzętu specjalnego użytkowanego podczas wykonywania działań ratowniczo – gaśniczych przez jednostki PSP i inne służby ratownicze oraz pracowników służb epidemiologicznych i procesów technologiczno – produkcyjnych. Sprzęt pomiarowo – kontrolny - jest to sprzęt służący do pomiaru ilości i występowania stężeń niebezpiecznych wszelkich substancji zagrażających zdrowiu i życiu, które mogą pojawić się podczas wykonywania działań ratowniczo – gaśniczych przez służby ratownicze.

Substancje niebezpieczne wg rozporządzenia Ministra Zdrowia możemy podzielić na następujące substancje i preparaty: - o właściwościach wybuchowych, - o właściwościach utleniających, - skrajnie łatwopalne, - wysoce łatwopalne, - bardzo toksyczne, - szkodliwe, - żrące, - drażniące, - uczulające, - rakotwórcze, - mutagenne, - działające szkodliwie na rozrodczość, - niebezpieczne dla środowiska.

W czasie prowadzenia działań ratowniczo-gaśniczych ratownicy najczęściej są narażeni na szereg niebezpieczeństw związanych z: • obecnością gazów i par wybuchowych, • obecnością toksycznych i żrących gazów, par, • pyłów i mgieł, • brakiem lub nadmiarem tlenu w atmosferze, • podwyższoną temperaturą, • obecnością źródeł promieniowania jonizującego (oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej) Substancje toksyczne i żrące mogą powodować schorzenia, dyskomfort, zranienia lub śmierć.

Wartości progowe substancji niebezpiecznych zatwierdza Minister Pracy i Polityki Socjalnej, wartości te definiuje się następująco: Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) jest to takie stężenie, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8 -godzinnego dobowego i 42 -godzinnego tygodniowego wymiaru czasu pracy nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń. Najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe (NDSCh) - wartość średnia, która nie powinna spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń, jeżeli utrzymuje się w środowisku pracy nie dłużej niż 30 minut. Najwyższe dopuszczalne stężenie pułapowe lub progowe (NDSP) - to stężenie, które nie może być w środowisku przekroczone w żadnym momencie.

Zagrożenie związane z obecnością gazów i par wybuchowych jest opisywane przez dolną i górną granicę wybuchowości. Aby mógł nastąpić wybuch muszą być zachowane odpowiednie proporcje paliwa i tlenu. Proporcje te są różne dla różnych gazów określa się je przez dolną granicę wybuchowości (DGW) oraz górną granicę wybuchowości (GGW). Kiedy mieszanina paliwa i powietrza jest poniżej DGW lub powyżej GGW zapłon nie nastąpi. Należy jednak pamiętać, że gdy stężenie gazu lub par rośnie powyżej GGW lub maleje poniżej DGW atmosfera nie może być uznana za bezpieczną. Wynika to z faktu, iż w niektórych miejscach bogata atmosfera może zostać szybko rozproszona lub uboga szybko wzbogacona i wtedy stężenie gazu znajdzie się w przedziale pomiędzy DGW a GGW.

ZASADY STOSOWANIA PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH Patrol pomiarowy stanowi dwuosobowy zespół ratowników (rota), jest to tzw. „pierwsza para” realizująca następujące zadania: - prowadzenie rozpoznania i pomiarów, - przekazywanie drogą radiową wyników rozpoznania i pomiarów do „meldunkowego” - ustalanie liczby poszkodowanych w pobliżu źródła zagrożenia, - prowadzenie ewakuacji rannych, - wstępne ustalenie rodzaju zdarzenia, - ustalenie miejsca i wielkości wycieku, emisji, itp. rozpoznanie podłoża, - zebranie niezbędnych informacji dotyczących dalszego prowadzenia akcji ratunkowej.

Wyposażenie patrolu pomiarowego stanowi: - odzież ochronna, - aparaty oddechowe, - przyrządy pomiarowe, - sygnalizatory bezruchu, - system łączności radiowej, - inny dodatkowy sprzęt (specyfika akcji). W miejscach, gdzie gazy i pary wybuchowe występują cały czas lub mogą być obecne przypadkowo należy podjąć specjalne środki ostrożności. W atmosferach gazów i par wybuchowych sprzęt pomiarowy musi być wykonany w obudowie przeciwwybuchowej + sprzęt dielektryczny (nieiskrzący) Przy pomiarze wybuchowości, specjalnego znaczenia nabiera stężenie tlenu w powietrzu. Przy niedostatecznej ilości tlenu mogą wystąpić poważne błędy pomiarowe. W związku z powyższym dobry eksplozymetr powinien posiadać również czujnik tlenowy.

Przeznaczenie, budowa, zasada działania, charakterystyka i przeprowadzanie pomiarów przyrządami do pomiaru stężenia substancji (gazów) toksycznych, tlenu, gazów wybuchowych, substancji niebezpiecznych oraz promieniowania jonizującego i wysokiej temperatury.

Podział urządzeń pomiarowych Materiały i urządzenia do wykrywania i oznaczania wielkości stężeń substancji toksycznych, żrących, wybuchowych oraz tlenu możemy podzielić na: - elektroniczne przyrządy pomiarowe, - wskaźniki pomiarowe, - rurkowe przyrządy pomiarowe.

Urządzenia kontrolno-pomiarowe funkcjonują w oparciu o różne metody analizy danego związku niebezpiecznego. Dzieje się to na skutek połączenia systemów detekcyjnych z układami interpretacyjnymi (procesorami) danych poprzez rozwiązania elektroniczne, które umożliwiają bezpośredni odczyt przetwarzanych wartości danego związku w zrozumiałe dla użytkownika wielkości. Najczęściej spotykanymi metodami wykorzystywanymi w przyrządach kontrolno-pomiarowych są: - metoda katalityczna - metoda elektrochemiczna - metoda kolorymetrii, - metoda optyczna, - metoda wskaźnikowa. Metody stosowane w poszczególnych urządzeniach kontrolno-pomiarowych stanowią główny zespół pomiarowy każdego z urządzeń. Pozostałe elementy są przetwornikami oraz zasilaczami energii niezbędnej do zaistnienia pomiaru.

SPRZĘT KONTROLNO – POMIAROWY

Wymagania techniczno - użytkowe dla urządzeń kontrolno-pomiarowych: - prosta obsługa; - budowa wstrząsoodporna, wodoodporna, iskrobezpieczna; - powtarzalność i standaryzacja wyników pomiarów; - możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur; - krótki czas odpowiedzi; - możliwość pomiarów próbek we wszystkich stanach skupienia; - ochrona sensorów przed „zatruciami”; - telemetria - techniki przesyłu wartości pomiarowych na odległość - sygnalizacja akustyczna i wizualna - alarmy; - odpowiednio wydłużone czasy kalibracji; - koszty zakupu i serwisu;

Podział sprzętu kontrolno-pomiarowego ze względu na rodzaj występującego zagrożenia: • urządzenia do pomiaru dolnej granicy wybuchowości/zapalności; • • urządzenia do pomiarów toksykologicznych; urządzenia do pomiaru stężenia tlenu; urządzenia do pomiaru p. H; urządzenia do pomiaru temperatury lub strumienia ciepła; urządzenia do pomiarów zagrożeń radiacyjnych (promieniowania); urządzenia do pomiaru zagrożeń chemicznych; urządzenia do pomiaru zagrożeń elektrycznych/elektrostatycznych, urządzenia do identyfikacji i pomiarów zagrożeń biologicznych.

Sprzęt kontrolno – pomiarowy, stosowany w PSP to między innymi: - eksplozymetry; - toksykomierze (toksymetry); - tlenomierze; - mierniki wielogazowe; - rurki wskaźnikowe; - dozymetry; - wskaźniki;

Eksplozymetry (detektory gazu) urządzenia służące do wykrywania stężeń gazów palnych i par cieczy palnych w mieszaninie z powietrzem

Eksplozymetr – przyrząd przeznaczony do pomiaru stopnia zagrożenia wybuchem gazów i par cieczy palnych. Eksplozymetry mierzą stężenie czynnika palnego w powietrzu, porównują z granicami wybuchowości (najczęściej z dolną granicą wybuchowości). W razie przekroczenia ustawionego limitu włącza się alarm ostrzegający o zagrożeniu. Eksplozymetry mogą być wykonane jako urządzenia ręczne (przenośne), używane przez osoby zbliżające się do miejsc niebezpiecznych wejście do zbiorników, możliwe rozszczelnienie rurociągu) lub jako instalacje stałe, monitorujące miejsca gdzie może dojść do wysokiego stężenia gazów lub par wybuchowych.

Budowa eksplozymetru: • czujnik: katalityczny (najczęściej), optyczny, termiczny, półprzewodnikowy ocenia rzeczywiste zagrożenie • układ elektryczny; • mikroprocesor; • wyświetlacz ciekłokrystaliczny; • zasilacz (bateria); • sygnalizator akustyczny i optyczny; • przyciski funkcyjne w panelu sterowania; • pamięć danych (opcjonalnie). • obudowa, wykonana w wersji przeciwwybuchowej i iskrobezpiecznej (pomiary w strefie „ 0”) • opcjonalnie – pompka z wężykiem

Warunki eksploatacyjno-użytkowe: - możliwość pracy w strefie zagrożenia wybuchem, - możliwość monitorowania lub testowania w otaczającym powietrzu stężenia wszystkich gazów palnych, - temperatura pracy w zakresie od -200 C do 550 C, - żywotność baterii nie krótsza niż 8 godzin ciągłej pracy, - zakres progów alarmowych nie powinien przekraczać DGW, - alarmy dźwiękowe i wizualne, - wymiana baterii poza strefą wybuchową!!! - kalibracja min. raz na 6 miesięcy;

Obsługa eksplozymetru: Ø włączanie urządzenia w strefie bezpiecznej, Ø mikroprocesor przetwarza sygnały elektryczne pochodzące od czujnika na jednoznaczne informacje w postaci wartości liczbowych lub alarmów, dokonuje też rozpoznania stanów awaryjnych, stanu naładowania akumulatora lub kalibracji. Ø technika pomiarowa powinna uwzględniać sposób umieszczenia eksplozymetru w strefie pomiarowej (gęstość gazu), obecność innych gazów, stężenie tlenu.

Zakres pomiarowy: 0. . . 100% DGW. Rodzaj czujnika: katalityczny. Indykacja wyników: cyfrowa z rozdzielczością 1% DGW Próg alarmowy: 50% DGW (możliwość zmiany). Sygnalizacja alarmów: akustyczna: 55 d. B z odległości 1 m, optyczna diody LED. Autonomia zasilania: min 8 h pracy ciągłej. Atest: Exia IIC T 4 IP 54 KDB Nr 96. 017 W.

Toksykomierze/toksymetry to przyrządy do pomiaru stężeń określonej substancji chemicznej wyrażonych w mg/m 3 lub ppm. W zależności od producenta występują określone skale czułości toksymetrów. Z reguły, analogicznie do eksplozymetrów, reagują one alarmowo w granicach 30 – 50% NDS-u lub NDSch. - miernik tlenku węgla (CO) - siarkowodoru (H 2 S). Możliwość rozbudowy miernika o kolejne sensory: - gaz wybuchowy (Ex), - tlenu (OXG), - gazów toksycznych (TOX-XX), - dwutlenku węgla (CO 2), tlenku azotu.

Budowa toksykomierza: - obudowa z tworzywa sztucznego; - wyświetlacz ciekłokrystaliczny; - przyciski wielofunkcyjne; - bateria zasilająca; - sensor (czujnik gazu); - mikroprocesor; - sygnalizator akustyczny; - sygnalizator optyczny; opcjonalnie: - pamięć wewnętrzna, - port do komunikacji z komputerem, - pompka i wężyk przedłużający lub sonda.

Tlenomierze Mierzenie zawartości tlenu w powietrzu jest wykonywane przy pomocy przyrządu, posiadającego czujnik elektrochemiczny. Czujnik składa się z: elektrody, przeciwelektrody, obudowy zawierającej elektrolit oraz membranę teflonową. Cząsteczki tlenu przechodzą przez membranę do czujnika. Reakcje elektrochemiczne przy obu elektrodach wytwarzają prąd elektryczny. Prąd ten, który jest wprost proporcjonalny do poziomu stężenia tlenu, przechodzi przez elektroniczny obwód kompensacyjny temperatury. Wynikające z tego napięcie uruchamia wskaźnik, który jest zwykle kalibrowany w procentowej zawartości tlenu. Stosowane do pomiaru tlenomierze wyskalowane są na dwie wartości alarmowe, poniżej 17%, czasami 19, 5% i powyżej 22, 5% zawartości tlenu w powietrzu.

Mierniki wielogazowe w zależności od rodzaju mogą dokonywać jednocześnie pomiarów stężeń gazów toksycznych, wybuchowych oraz tlenu.

Temp. pracy -20 do 550 C Wilgotność 0 -99% Czas odpowiedzi: ok. 20 sekund dla sensorów gazów toksycznych, 10 sek. dla tlenu

Rurki wskaźnikowe Przeznaczone do wykrywania substancji toksycznych, palnych (pomiary jakościowe) oraz oznaczania stężeń substancji toksycznych (pomiary ilościowe). Są jednorazowego użytku

Budowa rurki do pomiarów ilościowych: 1. ampułka szklana - nazwa oznaczanej substancji/wzór chemiczny - oznaczenie jednostki pomiarowej (ppm, mg/m 3, mg/dm 3, % objętościowy) - skala pozwalająca określić stężenie - strzałka określająca kierunek przepływu - liczba określająca ilość zassań -znak, nazwa, logo producenta 2. wypełnienie - warstwa wstępna (wchłanianie wilgoci, wyodrębnienie mierzonej substancji, zatrzymanie innych gazów) - warstwa sorpcyjna (doczyszczająca) - warstwa wskaźnikowa

Budowa rurki wykorzystywanej do pomiarów jakościowych: - znacznik początku strefy wskaźnikowej - znacznik poziomu wartości NDS - znacznik poziomu pięciokrotnej wartości NDS - strzałka określająca kierunek zassań Budowa pompki: - gniazdo probiercze do instalowania rurki - przestrzeń ssawna (mieszek pojemności 100 cm 3 5 cm 3) - otwór do odłamywania końcówek rurki - licznik zassań

Dozymetry Przeznaczenie: • umożliwiają dokonanie pomiaru emisji oraz występowania promieniowania jonizującego; • pozwalają określić rodzaj promieniowania i moc dawki występującej na danym obszarze.

Typy detektorów: 1. wypełnione gazem: - komory jonizacyjne - liczniki Geigera- Müllera - liczniki proporcjonalne 2. scyntylacyjne: - scyntylatory - fotopowielacze 3. wykorzystujące własności ciała stałego: - półprzewodnikowe - radiofotoluminescencyjne - termofotoluminecsencyjne

Wskaźniki (indykatory) • służą do przybliżonego określenia odczynu roztworów, zmieniają barwę w zależności od stężenia jonów H+ i OH-. • są to przeważnie związki organiczne o skomplikowanej budowie chemicznej, mające charakter słabych kwasów lub słabych zasad, które w postaci niezdysocjowanej mają inną barwę niż w postaci jonów. • można je stosować bezpośrednio, w postaci roztworów, dodawanych do roztworu badanego lub jako tzw. papierki wskaźnikowe - paski bibuły nasycone odpowiednimi wskaźnikami.

JEDNOSTKI STĘŻEŃ Stężenia substancji w powietrzu mogą być wyrażone w: Jednostkach masowych: - mg/m 3 - mg/dm 3 (g/m 3) - g/dm 3 (kg/m 3) Jednostkach objętościowych: - % obj. - ppm - ppb ppm - „części na milion” (zawartość jednostek objętości związku w milionie jednostek objętości powietrza) ppb - „części na miliard” (zawartość jednostek objętości związku w miliardzie jednostek objętości powietrza)

Ogólne zasady obsługi przyrządów pomiarowych: 1. Przyrząd musi być regularnie kalibrowany, a sensory wymieniane zgodnie z zaleceniami producenta. 2. Osłony czujników i bariery przeciwwodne muszą być zawsze czyste. 3. Ładowanie przyrządów i wymiana baterii może mieć miejsce tylko w miejscach bezpiecznych. 4. Przyrząd włączamy i wyłączamy tylko w tzw. strefie czystej. 5. Używając przyrządów elektrochemicznych (typowe wykrywacze wielogazowe TMX, i TX, Multi Pro, itp. ) zawsze należy kontrolować stężenie tlenu. Aby pomiary substancji toksycznych i palnych były właściwe stężenie tlenu powinno być na poziomie około 21%. 6. Po włączeniu przyrząd musi chwilę pracować, aby się „rozgrzać” – szczególnie istotne przy dużych różnicach temperatur.

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ