מאת: דוד זיו, המוסד לבטיחות ולגיהות
תאריך:11/09/2023
גז אינו נראה, אינו נשמע, אי אפשר לטעום אותו ולעתים גם לא להריח אותו. גז הוא "ערמומי" ולכן הוא מסוכן. בעזרת טכנולוגיות חדשניות, שנמצאות בפיתוח עוד משנות העשרים של המאה הקודמת, משתפרות יכולות גילוי הגז וההתרעה על קיומו, ואיתן משתפרת הבטיחות בעבודה
מספר האנשים שנפגעים מחשיפה לגזים רעילים או מחוסר חמצן (חנק) גבוה ממספר הנפגעים מהתפוצצויות שנגרמו מהצתת גז דליק. כמו כן, חומרים רעילים יכולים להשפיע על עובדים שנחשפים אפילו לריכוזים נמוכים של גז. לא תמיד מדובר בשאיפה; גזים רעילים נספגים לפעמים דרך העור. עקב ההשפעות השליליות של חשיפה ארוכת טווח לגזים מסוימים, חשוב למדוד הן את ריכוז הגז, והן את זמן החשיפה הכולל.
הכול התחיל מציפורים
ההיסטוריה של גילוי הגז התחילה במהלך המהפכה התעשייתית (המאה ה-19), כאשר השימוש בפחם כדלק נראה כהבטחה גדולה.
עם תחילת המהפכה התעשייתית, דלק המאובנים הפך למוצר חשוב מאוד. דלק זה, ששימש במהלך המהפכה התעשייתית, עדיין משמש אותנו גם כיום - כפחם. הפחם נכרה מהאדמה, וכיוון שאופן הכרייה היה אז פרימיטיבי, נדרשה עבודה פיזית קשה. העובדים בתעשייה זו היו נערים צעירים מאוד או גברים מבוגרים. הכורים חבשו אורות להבה על קסדותיהם כדי שיוכלו לראות את מעבה המנהרות, והשתמשו בכלים ידניים כדי להוציא את הפחם מבטן האדמה.
כיום, קיימות טכנולוגיות חדישות (חיישנים), שמאפשרות לזהות כמעט כל גז. הן פועלות בשיטות זיהוי שונות, כגון שימוש באינפרה אדום, חיישנים קטליטיים ועוד.
גורמים שונים הופכים את הכרייה למסוכנת, ובראשם - הימצאות של גזים מסוכנים כמתאן. לכן, החלו לחקור כיצד לזהותו.
השימוש בבני אדם כ"גלאים"
השיטה הראשונה לגילוי גז הייתה שימוש בבני אדם. לפני תחילת המשמרת, עובד היה מתעטף כולו, עד ראשו, בשמיכה עבה ורטובה ונושא מקל ארוך, שבקצהו דולקת אש. בכניסה למכרה, היה העובד מניע את הלהבה סביב הקירות ולאורכם. אם פגע בכיס קטן של גז מתאן, הגז התלקח, אך הכורה נשאר בטוח וללא פגע תחת השמיכה הלחה. מדי פעם, היה הכורה פוגע בכיס ענק של גז נפיץ זה, שהצית את כל האזור סביבו.
מקור: Flame Safety Lamp
הכנריות
אחת השיטות הראשוניות הבאות היה שימוש בציפורי הכנריות. אף שבדרך כלל שיטה זו נתפסה כשריד תרבותי מימי המהפכה התעשייתית הראשונה, הנוהג של נשיאת כנריות למכרות כדי לזהות גז מתאן או חד-תחמוצת הפחמן נמשך בכמה מדינות עד שנות התשעים. נשיאת כנריות החלה לראשונה במאה ה-19, בעקבות מחקרים של גורם המוות של כורים, שערך המדען ג'ון הלדאן.
השימוש בכנריות הפך לשיטת גילוי גזים בשל הציוצים הקולניים שלהן והאנטומיה של מערכת העצבים שלהן, המנטרות את הנשימה, בדומה לנעשה בבני אדם. הכנריות הוצבו באזורים מסוימים של המכרה, והעובדים היו באים לבדוק אם בריאותן נפגעה ולטפל בהן. במהלך משמרות העבודה, היו הכורים מקשיבים לציוצים. אם כנרית החלה לטלטל את הכלוב, היה זה סימן חזק להימצאות גז שהחל להשפיע על בריאותה; כך ידעו הכורים שעליהם לצאת מהמכרה. אם הכנרית הפסיקה להרעיש, כיוון שמתה, היציאה הייתה מהירה אף יותר.
מקור: History in gas detection: Coal Mine Canaries & Flame Safety Lamps
מנורת בטיחות להבה (Flame Safety Lamp) – מנורת דיווי - Davy Lamp
השלב הבא בגילוי הגז היה שימוש באור להבה ששימש לתאורה, הלהבה הייתה מוקפת בקפסולה סגורה, כך שלא תצית את האטמוספרה החיצונית. בצד החיצוני, מזכוכית, היו בה שלושה סימנים (חתכים) אופקיים.
בכל פעם שכורה הדליק את המנורה (אור הלהבה), היא תמיד הייתה בקו האמצע, בחתך, כי הודלקה בסביבת אוויר צח. אם ראו הכורים שהלהבה דועכת, הם הבינו שיש מחסור בחמצן, כיוון שזו סיבת הדעיכה.
אם הכורים הבחינו בלהבה שעולה מעלה, הם ידעו שהאטמוספרה מתחילה להכיל זרם גז מתאן.
עם זאת, המנורה (אור הלהבה) עדיין היוותה איום על הכורים. אילו נשמטה בטעות, והזכוכית נשברה בעת בעירת הלהבה, הלהבה הייתה מציתה את האטמוספרה בסביבת מתאן.
מקור: Flame Safety Lamp
גילוי גז בעידן המודרני
העידן המודרני של גילוי גזים החל בשנים 1927-1926 עם פיתוח חיישן הבעירה הקטליטית (LEL) על ידי ד"ר אוליבר ג'ונסון. ד"ר ג'ונסון היה עובד של חברת סטנדרד אויל בקליפורניה (כיום שֶברון), הוא החל לחקור ולפתח שיטה לאיתור תערובות דליקות באוויר כדי לסייע במניעת פיצוצים במכלי אחסון דלק.
במכרות, מטבע הדברים, הייתה נוכחות של גזים נוספים. אחד מהם הוא גז חד-תחמוצת הפחמן - גז רעיל חסר צבע וריח. לפני פיתוח גלאי הפחמן החד-חמצני הביתי-אלקטרוני בשנות השמונים והתשעים, זוהתה נוכחות חד-תחמוצת הפחמן באמצעות נייר ספוג בכימיקלים, שהפך לחוּם כאשר נחשף לגז. מאז פותחו טכנולוגיות ומכשירים אלקטרוניים רבים לאיתור, ניטור והתרעה על דליפה של מגוון גזים רחב.
שלוש הסכנות מהגז
סכנות רבות הן רועשות, גלויות ואין לטעות בהן. לא כך הדבר בסכנות מגז.
אלו בדרך כלל נחלקות לשלוש קטגוריות:
דלִיקוּת (אש או סיכוני פיצוץ, כגון גזי מתאן או פרופאן)
רעילוּת (סיכוני הרעלה, כגון פחמן חד חמצני או כלור)
סכנת חנק (בעיקר בגלל מחסור בחמצן, כולל חמצן שנצרך או הוחלף בגז אחר).
ההבחנות בין הסכנות השונות חשובות, אף ששלוש הקטגוריות חופפות לעתים. גזים רבים הם גם דליקים וגם רעילים. עם זאת, הסיכונים והתקנות עבורם שונים, וכך גם סוגי החיישנים הנדרשים לזיהוים. אמנם כל מפגעי הגז מסוכנים, אבל חלקם ערמומיים (כיוון שאינם בולטים) יותר מאחרים.
יותר אנשים מתים מחשיפה לגזים רעילים מאשר מהתפוצצויות שנגרמו כתוצאה מהצתה של גז דליק, אם כי מקרי מוות מהאחרונים זוכים לרוב לתשומת לב רבה יותר.
בנוסף, חומרים רעילים יכולים להשפיע על עובדים שנחשפים אפילו לריכוזים נמוכים של גז. גם לא תמיד מדובר בשאיפה; גזים רעילים לעיתים נספגים דרך העור. בגלל ההשפעות השליליות של חשיפה ארוכת טווח לגזים מסוימים, אי לכך חשוב למדוד גם את ריכוז הגז וגם את זמן החשיפה הכולל.
גזים רעילים קיימים כמעט בכל ענף תעשייתי, אך חלק מהגזים מציבים אתגרים ייחודיים לתעשיות ספציפיות. בתעשיית המוליכים למחצה, למשל, גזים הכוללים פוספין וארסין הם דליקים ורעילים במיוחד. תעשיות תחריטים וניקוי נתקלות בבעיות דומות עם אמוניה.
שיטות מודרניות לגילוי גז
מערכות אופטימליות לגילוי גז עוקבת אחר רמות חשיפה לטווח קצר וארוך, כמו גם רמות הגז המיידיות. בכל מערכת, תהליך האיתור נותן גם התראות ואזהרות על חריגות מרמות החשיפה המותרות. ההתראה מודיעה ומדרבנת את הצוות לפעול בהתאם למצב, כדי להקטין את החשיפה, לעמוד ברמות החשיפה הנדרשות בתחיקה ובדרישות הבטיחות.
במקומות שבהם מספר רב של גזים מזיקים שיש לזהות ולמדוד, נדרש לעתים שימוש ביישומים לזיהוי גזים - קבועים וניידים כאחד. כאשר כולם עובדים יחד בו-זמנית, כל יישום בשכבה אחרת (מיקום), המוכרת כגישה רב-שכבתית, כך שהם מספקים את התוצאות הטובות ביותר לאיתור דליפות גז.
כיום, ישנם גלאים קטליטיים המשתמשים באלמנט חישה זעיר, או גלאי גז אינפרא אדום, המודד גזים דליקים כאשר פסי הספיגה (האיתור) נמצאים באזור האינפרא אדום של ספקטרום האור. מכשירים אחרים מבוססים על אותה טכנולוגיית אינפרא אדום בצורת אלומה חזקה, שיכולה לכסות מרחק של כמה מאות מטרים. לחילופין, יש חיישנים אלקטרוכימיים, קומפקטיים, שצורכים מעט מאוד חשמל ובדרך כלל הם בעלי תוחלת חיים ארוכה.
מיקום גלאים לטווח רחוק גלאי גז נייד
מקור: THE EVOLUTION AND CHALLENGES OF GAS DETECTION TECHNOLOGIES
מכשיר גילוי ריכוז גזים,
מקור: THE EVOLUTION AND CHALLENGES OF GAS DETECTION TECHNOLOGIES
למיקום הגלאים ולהקשרם נודעת חשיבות רבה, אשר משפיעה על הבדיקה עצמה. חיישנים שמזהים ריכוזי גז עשויים לאסוף נתונים באזור גיאוגרפי מסוים בתוך "המפעל", או באזור מוגדר, כמו "פינה צפון-מזרחית של הקומה השנייה". חיישנים יכולים לבצע בדיקות אישיות לעובדים הלובשים מכשור אישי, הדוגם את אזור הנשימה שלהם, וכך לספק נתונים בזמן אמת. ההחלטה איזה מכשור מתאים לצוות צריכה להיות מותאמת למצב ולנתונים במקום.
מכשירי גילוי גז אישיים,
מקור: THE EVOLUTION AND CHALLENGES OF GAS DETECTION TECHNOLOGIES
עם זאת, בחירת המערכת המתאימה אינה נוגעת רק לפונקציה של טכנולוגיית הגילוי.
כמו כן, חלק אחר בציוד המערכת יכול לאסוף נתוני חיישנים, שיסייעו לזהות ולפתור בעיות המתרחשות באזורים בעייתיים. זמינוּת הנתונים בזמן אמת חשובה לאין ערוך להתראה עבור העובדים על הימצאות גזים מסוכנים, ועל הצורך בנקיטת פעולה מידית. איסוף המידע המוקלט גם מקל על הניהול, עם הימצאות נתונים ותאימות קריטיים. קיימת תוכנה זמינה לאיסוף אוטומטי של נתוני בטיחות קריטיים מכל אזורי המפעל ושמירתם. זה חוסך זמן בדיווח ובבדיקת תאימות, מונע נקיטת צעדים מוטעים ומאפשר למהנדסי בטיחות להתמקד בנושא החשוב ביותר - שמירה על העובדים.
נראוּת משופרת של העובדים
רשתות תקשורת אלחוטיות מהירות מאפשרות למערכות גילוי גז לנטר את בטיחות העובדים בזמן אמת. אחת הדרכים לכך היא מעקב אחר מיקומם. הדבר מאפשר לראות היכן כל עובד נמצא. במצב חירום, יהיה אפשר למצוא כל עובד, ובמצבים הגרועים ביותר אפשר לשלוח צוות חירום למיקומו המדויק. אין ספק, שמעקב אחר מיקום הופך לתכונת בטיחות משמעותית, שיכולה להציל במהירות ובקלות את חייו של העובד המסוים כאשר משתמשים בו כראוי בעת חירום.
אלא שעובדים יכולים לראות במעקב אחר מיקומם בכל רגע ורגע, כולל בהפסקות קפה, פגיעה בפרטיותם.
סיכום ומסקנות
מפגעי גז הם נפוצים ופגיעתם קשה. ההסתמכות התעשייתית על חומרים מסוכנים פירושה, לעתים קרובות, שעלינו להכניס לשימוש טכנולוגיות נוספות לשיפור אמצעי הבטיחות.
לרבות מהטכנולוגיות הבסיסיות לזיהוי סיכוני גז יש היסטוריה ארוכה ומוכחת. עם זאת, טכנולוגיות חדשות מאפשרות יכולות זיהוי משופרות ומסייעות להבטיח שכל עובד יחזור הביתה בשלום. טכנולוגיות שונות, המחוברות ביניהן, ותקשורת מהירה של העברת נתונים בזמן אמת משפרות את גילוי הגזים ואת ההתראות המהירות, זאת, גם כחלק ממערכות בטיחות רחבות יותר.
פתרונות בטיחות בשילוב בינה, המגיבים בזמן אמת, יכולים לאפשר תגובה חכמה לאיומי בטיחות, לנהל סיכונים ולשפר את יעילות העבודה.
מקורות