====== Omezení vlivu prostředí ====== [[uprava:literatura|[1]]] ===== Úprava prostředí ===== Úpravou prostředí se rozumí snížení relativní vlhkosti vzduchu na hodnoty, při nichž nemůže dojít ke kondenzaci vody, a tím ani ke korozi kovových částí nebo navlhání izolačních systémů. Ve vnitřních (nízkoagresivních) prostředích se pod úpravu prostředí zahrnuje snížení korozně agresivních složek v atmosféře vnitřního prostředí. ==== Přitápění, chlazení ==== Negativním jevem v některých typech vnitřních prostředí je možnost vzrůstu relativní vlhkosti a poklesu teploty [[slovnik:start#br|rosného bodu]] na hodnotu, při které může docházet k přechodu vodní páry do kapalného stavu. Závislost rosného bodu okolního vzduchu na teplotě a vlhkosti je v této tabulce: ^ RV (%) ^ Teplota vzduchu (oC) ^^^^^^^^^^^^ | | 0 | 5 | 10 | 15 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | | 90 |-1,0 | 3,5 |8,5 |13,3 |14,3 |16,4 |18,2 |20,3 |22,1 |24,2 |26,0 |28,2| | 85 |-2,0 |2,5 |7,5 |12,4 |13,3 |15,2 |17,3 |19,3 |20,9 |23,1 |25,0 |27,0| | 80 |-3,0 |1,8 |6,5 |11,0 |12,2 |14,3 |16,1 |18,3 |20,3 |22,1 |23,2 |25,3| | 75 |-3,5 |0,8 |5,8 |10,2 |11,3 |13,3 |15,3 |17,2 |19,3 |21,0 |22,8 |24,8| | 70 |-4,4 |-0,2 |4,5 |9,5 |10,3 |12,0 |14,0 |16,0 |17,8 |20,1 |21,8 |23,8| | 65 |-5,0 |-1,0 |3,4 |8,3 |9,0 |10,9 |12,7 |14,8 |16,6 |18,7 |20,3 |22,3| | 60 |-6,8 |-2,0 |2,8 |7,0 |8,0 |9,8 |11,5 |13,4 |15,4 |17,3 |19,1 |21,3| | 55 |-7,5 |-3,8 |1,0 |5,7 |6,5 |8,3 |10,2 |11,8 |13,9 |15,8 |17,6 |19,7| | 50 |-8,5 |-4,3 |-0,5 |4,3 |5,0 |6,8 |8,6 |10,5 |12,4 |14,3 |16,0 |17,9| | 45 |-9,8 |-5,5 |-1,8 |2,5 |3,5 |5,8 |7,0 |8,8 |10,6 |12,4 |14,3 |16,1| | 40 |-11,0 |-7,0 |-3,8 |1,0 |1,8 |3,5 |5,3 |7,0 |8,9 |10,5 |12,2 |14,2| | 35 |-12,8 |-9,0 |-4,5 |-1,0 |-0,3 |1,5 |3,2 |5,0 |6,9 |8,5 |10,3 |11,8| | 30 |-14,5 |-10,5 |-6,5 |-3,0 |-2,0 |-0,5 |1,0 |3,0 |4,5 |6,3 |8,0 |9,5| | 25 |-16,5 |-13,0 |-9,0 |-4,8 |-4,3 |-3,0 |-1,5 |0,0 |1,8 |3,5 |5,0 |6,9| | 20 |-19,0 |-15,3 |-11,8 |-8,0 |-7,0 |-5,5 |-4,3 |-3,0 |-1,2 |0,0 |2,0 |3,0| Jednou z možností jak snížit relativní vlhkosti vzduchu je ohřevem vzduchu nad teplotu rosného bodu. Tento princip se využívá u elektrických zařízení umístěných v prostorách, kde jsou podmínky tak nepříznivé, že může nastat kondenzace vodní páry, tj. hlavně u zařízení s velkým tepelným obsahem, krátkým obdobím chodu a dlouhými pracovními přestávkami. Přitápění se montuje pokud možno do všech elektrických zařízení, umístěných volně nebo pod přístřeškem, do zařízení určených do velmi vlhkých prostorů, jako jsou sklepy, prádelny. Zařízení, u kterých nelze vyloučit kondenzaci vodní páry, musí být na nejnižším místě opatřeny **odkapávacími otvory**. Ve vlhkém prostředí je nutné zabránit navlhnutí izolace. Nejlepším řešením ochrany proti navlhnutí je přitápění v době klidu zařízení. Provádí se to buď podžhavenou žárovkou, infražárovkou nebo topnými tělísky, umístěnými na nejnižším místě zařízení (kostry rozvaděče, motoru) nad spodním větrací otvorem. Přídavná přitápění se montují do točivých strojů, když předpokládáme dlouhé pracovní přestávky, během nichž by mohlo vinuti navlhnout. Jiným způsobem, jak omezit vliv vlhkosti ve vnitřním prostředí, je ventilace (chlazení). V uzavřeném oběhu má chlazení řadu výhod (především chlazení vzduchu vodou). Doporučuje se tam, kde je k dispozici chladicí voda a kde to dovolí ekonomické hledisko (u středních strojů). Hlavní výhody chlazení v uzavřeném oběhu jsou: * vinutí a ventilační štěrbiny se nezanášejí rychle prachem, * v chladičích se vlhkost tolik nesráží, * zařízení je možno zahřívat v době klidu radiátory o malém výkonu, zamontovanými do cirkulačního potrubí, * je zamezeno vnikání teplého vzduchu do strojovny a jiných prostorů, * zařízení je přirozenou ochranou proti požáru, které můžeme být ještě zlepšeno přidáním CO2 do chladícího vzduchu. Někdy se používá otevřená ventilace. Ta má ale nevýhodu v tom, že proudící vzduch sebou přináší velké množství prachu, který se usazuje např. na vinutí a zhoršuje tím odvádění tepla. Je-li stroj v klidu, vrstva prachu rychle zvlhne a je pak vhodnou půdou pro růst plísní. === Klimatizace a čištění vzduchu === Ekonomicky nákladnější a technicky složitější způsob úpravy prostředí je klimatizace (úprava teploty a relativní vlhkosti vzduchu vnitřního prostředí). Současně s klimatizací se často provádí čištění vzduchu od škodlivých polutantů. Nevýhodou tohoto způsobu úpravy prostředí jsou obecně velké finanční náklady na pořízení klimatizační jednotky. V tropických prostředích k tomu někde přistupuje i nedostatek nebo nepravidelnost dodávky elektrické energie, potřebné pro trvalý provoz klimatizační jednotky. Přes tuto nepříznivou skutečnost se klimatizační jednotky využívají ve: * výpočetních střediscích, * archivech, * muzeích, * knihovnách, * skladech náročné techniky (např. vojenské), * operačních sálech apod. Při projektování klimatizačního zařízení je nutné brát v úvahu základní parametry upravovaného prostoru, jeho objem a provedení: * tepelná izolace, * vstupní prostor. [{{:obr:8_34.jpg?nolink&350 |~~Obr.#~~ Základní způsoby umístění klimatizační jednotky}}]Od těchto parametrů se odvíjí umístění klimatizační jednotky. Způsobů, jak instalovat klimatizační jednotku, je celá řada. Základní uspořádání je na obr1.a. Zařízení pro klimatizaci je v tomto případě chráněné proti korozi, obtížně se ale v prostoru reguluje vlhkost a teplota. Z tohoto hlediska lepší uspořádání je na obr2.b. Důležité jsou i vlhkostně teplotní parametry v upravovaném prostoru. V klimatizovaném prostoru by měla být: * teplota 22 ± 2 oC, * relativní vlhkost 50 % s možností změny ± 6 % během jedné hodiny, * během jedné minuty vyměněno 2 až 5 % objemu vzduchu. Komplexní klimatizační jednotka velmi často obsahuje zařízení k odstranění prachu, bakterií a plynného znečištění z místností (čističku vzduchu). Čistička dokáže odstranit např.tyto plyny a pachy: * SO2 , NOx , O3, * uhlovodíky, * motorové spaliny, * pach z čistících prostředků, * ozón vznikající při provozu kopírovacích zařízení * nátěrů, laků, * tabákový dým, * laboratorní pachy, * kuchyňské a koupelnové zápachy, * nemocniční, tělesné a zvířecí zápachy. [{{ :obr:8_28.jpg?nolink&200|~~Obr.#~~ Příklad filtru}}]Znečištěný vzduch je v čističce přiváděn přes primární filtr, který má za úkol odstranit prachové částice. V systému filtračních loží, jejichž náplní je obvykle aktivní uhlí, se zachycují plynné škodliviny. Vyčištěný vzduch před vstupem do místnosti prochází sekundárním filtrem, který má za úkol zachytit částice, které by se mohly dostat do vzduchu z filtračního lože. ===== Dočasná ochrana ===== Dočasnou ochranou se rozumí soubor opatření zabezpečujících výrobek proti působení klimatických vlivů během výroby, skladování, přepravy a případné montáže v místě exploatace. Základními opatřeními dočasné ochrany jsou: * konzervace, * ochranné obalení. Prostředky a metody dočasné ochrany se volí podle požadované doby ochrany a klimatického namáhání. V případě potřeby musí být prostředky po skončení své funkce **snadno odstranitelné** (dekonzervace) bez poškození výrobku. Optimální podmínky pro funkci prostředků dočasné ochrany jsou tehdy, jestliže se aplikují bezprostředně po konečné výrobní operaci. Dočasná ochrana se většinou řeší kombinací konzervace s vnitřním obalem a její výsledná účinnost proto závisí jak na výběru ochranného prostředku a pečlivosti provedení vlastní konzervace, tak na způsobu provedení vnitřního obalu. Přepravní balení, které je nezbytnou součástí celkové ochrany výrobků, má za úkol chránit výrobek proti mechanickému poškození při manipulaci během přepravy. Detailní informace o dočasné ochraně jsou [[docasna:start|zde]]. ===== Odstínění prostředí ===== ==== Elektrochemická ochrana ==== === Anodická ochrana === [{{ :obr:8_20.jpg?direct&250|~~Obr.#~~ Korozní diagram}}]Anodická ochrana se aplikuje u kovů, které jsou schopné za určitých podmínek přejít do pasivního stavu, ve kterém jsou podstatně odolnější než ve stavu aktivním. Princip této ochrany spočívá v tom, že chráněný kov se uměle udržuje v pasivním stavu, do kterého by se v daném prostředí samovolně nedostal. Kov se udržuje v určitém potenciálovém rozmezí (Ep, Et), zodpovídající pasivnímu stavu. Chráněný kov je napojený na kladný pól zdroje jako anoda. Ochranný proud zodpovídá v podstatě koroznímu proudu v pasivním stavu. Účinnost anodické ochrany někdy ovlivňuje přítomnost iontů, které narušují pasivní vrstvu. Oxidují na povrchu kovu a svou oxidací zvyšují ochranný proud. Anodická ochrana se využívá hlavně v chemickém a potravinářském průmyslu při ochraně nekorodujících ocelí v roztocích silných kyselin, hydroxidů a solí, kde tyto kovy bez ochrany podléhají korozi. === Katodická ochrana ==== [{{:obr:8_21.jpg?nolink&250 |~~Obr.#~~ Princip dvojelektrodového katodicky chráněného systému}}]Katodická ochrana je protikorozní technika, při které se zpomalování nebo potlačování korozního pochodu dosahuje polarizací chráněného kovu posunem potenciálu v negativním směru. Základem katodové ochrany je vytvoření elektrického obvodu (se stejnosměrným proudem), ve kterém je v korozním prostředí chráněný předmět katodou . Korozní proces se řídí nebo ovládá tím, že se anodická reakce přesune na pomocnou anodu. Katodová ochrana se volí u kovů s výraznou oblastí imunity, u kterých je rychlost koroze chráněného kovového materiálu minimální a k jejímu dosažení nejsou potřebné vysoké proudové hustoty. Princip katodické ochrany se dá vysvětlit na polarizačnim diagramu.[[koroze:mechanizmus#elv|(vysvětlení zde)]] Posun potenciálu k záporným hodnotám od korozního potenciálu se dosáhne při hodnotě Eo, která se nazývá minimálním ochranným potenciálem. V tomto stavu imunity Eo musí být zachovaná proudová rovnováha na anodě a katodě. Znamená to, že do systému musí být dodaná proudová hustota jo , která se nazývá minimální ochranná proudová hustota. Takto se kov stabilizuje a korozní ztráty jsou z technického hlediska zanedbatelné. Katodová ochrana se většinou používá v kombinaci s ochrannými vrstvami (pasivní ochranou), čím se výrazně snižuje hodnota polarizačního proudu na dosáhnutí požadovaného účinku. Základním principem katodické ochrany je záměrné vytvoření elektrického obvodu, ve kterém je chráněný předmět katodou. Dosahuje se toho vodivým spojením chráněného předmětu s kovem, který má v daném prostředí zápornější potenciál než kov chráněný (obr.). Tak vznikne umělý galvanický článek. Elektrolyt tvoří korozní prostředí a připojený kov se zápornějším potenciálem je anodou, která se nazývá galvanická anoda (**obětovaná anoda**, protektor). Když je chráněný kov připojený k zápornému pólu zdroje stejnosměrného proudu a kladný pól zdroje je spojený s pomocnou anodou, umístěnou do korozního prostředí, hovoříme o katodové ochraně s vnějším zdrojem proudu (obr.). ==== Zrovnoměrnění podmínek prostředí ==== Styk dvou vodivých materiálů [{{:obr:8_30.jpg?nolink&100 |~~Obr.#~~ Příklad izolační vložky}}]V praxi se často vyskytuje nutnost spojit dva kovy s různým elektrodovým potenciálem. V agresivnějším prostředí mohou vznikat v takovémto spojení korozní makročlánky, a to i pod případným nátěrem. Pokud to je z konstrukčního hlediska možné, lze tento nežádoucí jev omezit vložením izolační vložky. [{{ :obr:8_29.jpg?nolink&250|~~Obr.#~~ Příklad svařovaného/nýtovaného spoje}}]U svařovaných dílů by se mělo dbát na to, aby větší plocha (svařované části) vykazovala anodové vlastnosti. [{{:obr:4_27.jpg?nolink&120 |~~Obr.#~~ Příklad spojení Cu-Al}}]V elektrotechnice je občas nutné spojit hliníkový a měděný vodič. Při přímém spojení těchto kovů by mohl vzniknout galvanický článek, který by spoj korozním procesem poškodil. Proto e pro tyto účely používá cupal, kombinace hliníku a mědi, buď ve formě plechu, u něhož jsou na hliníkový plech po obou stranách naplátováné vrstvy elektrolytické mědi, nebo ve formě drátu, který se skládá z hliníkové vložky, na které je měděná povrchová vrstva o tloušťce asi 15 % celkového průměru drátu. Vložení izolátorů V oblastech s intenzivními bludnými proudy (např. při vstupu nebo výstupu kabelu do tunelů metra) se používají u kovových plášťů kabelů izolační spojky. Pomocí izolačních spojek se přerušuje kontinuita kovových plášťů kabelů. Tím se zvýší celkový podélný odpor kovových plášťů kabelů. To má za následek snížení celkové intenzity bludných proudů, které ohrožují kabely elektrolytickou korozí. Omezení doby styku [{{:obr:8_14.jpg?nolink&200 |~~Obr.#~~ Umístění odtokového potrubí na dně nádoby}}]Zkrácením styku agresivního prostředí s povrchem se dá významně omezit korozní poškození. Konstrukční řešení by mělo být navrženo tak, aby se agresivní prostředí nikde nezdržovalo déle než je nezbytné. Korozní reakce ovlivňuje pohyb předmětu a prostředí. Obvykle bývá mírné proudění příznivé, neboť zabraňuje usazování nečistot a sedimentů na povrchu. Na druhé straně zvýšené proudění může odstraňovat z povrchu korozní produkty, porušovat povrchovou ochranu a tak způsobovat vznik korozních mikročlánků. ==== Krytí ==== Určitou formou ochrany elektrotechnického zařízení před působením vnějšího prostředí je volba vhodného stupně krytí podle IEC 529. Krytí zařízení se označuje zkratkou IP (International Protection) a dvojmístným číslem. Jednotlivá čísla popisují způsob: * ochrany proti dotyku osob před živými částmi, nebo ochrany zařízení proti vniknutí cizích pevných těles (tab.1) * ochrany zařízení uvnitř krytu proti škodlivému vniknutí vody (tab.2) Jako ochrana vůči degradačnímu působení vnějšího prostředí připadají v úvahu stupně krytí IP5-6x a IPx2-8. ^ První číslice ^^^ | | Stupeň ochrany osob | Stupeň krytí pro použité prostředky | | 0 |Bez ochrany |Bez ochrany| | 1 |Ochrana před přístupem k nebezpečným částem dotykem ruky |Zkušební sonda, koule o Ø ≤ 50 mm, nesmí vniknout celým objemem do zařízení | | 2 |Ochrana před přístupem k nebezpečným částem dotykem prstu|Zkušební sonda, koule o Ø ≤ 12,5 mm, nesmí vniknout celým objemem do zařízení | | 3 |Ochrana před přístupem s pomocí nástroje |Zkušební sonda, kulička o Ø ≤ 2,5 mm, nesmí žádnou částí vniknout do zařízení | | 4 |Ochrana před přístupem k nebezpečným částem drátem |Zkušební sonda, kulička o Ø ≤ 1,0 mm, nesmí žádnou částí vniknout do zařízení | | 5 |Částečná ochrana proti vniknutí prachu |Vniknutí prachu není úplně vyloučené, ale prach nesmí vniknout v takovém množství, aby ovlivnil uspokojivou funkci přístroje | | 6 |Ochrana před vniknutí prachu |Prachotěsné | ~~Tab.#~~ Stupně krytí pro ochranu osob a proti vniknutí cizích těles ^ Druhá číslice ^^^ | Stupeň krytí vůči vodě ||| | 0 |Bez ochrany | - | | 1 |Ochrana proti kapající vodě |Kolmo padající kapky nesmí mít žádný škodlivý účinek (kondenzovaná voda) | | 2 |Ochrana proti kapající vodě do 15º |Kolmo padající kapky nesmí mít žádný škodlivý účinek, pokud se zařízení nakloní o 15º na obě strany od kolmice (mírný déšť)| | 3 |Ochrana proti šikmo dopadající vodě do 60º|Voda rozprašovaná pod úhlem do 60º po obou stranách od kolmice nesmí mít žádné škodlivé účinky (šikmý déšť)| | 4 |Ochrana proti stříkající vodě|Voda stříkající na zařízení ze všech směrů nesmí mít žádné škodlivé účinky| | 5 |Ochrana proti tekoucí vodě|Proud vody dopadající na zařízení ze všech směrů nesmí mít žádné škodlivé účinky| | 6 |Ochrana proti silně tekoucí vodě|Silný proud vody dopadající na zařízení ze všech směrů, nesmí mít žádné škodlivé účinky| | 7 |Ochrana před účinky dočasného ponoření do vody|Když se zařízení dočasně ponoří do vody pod normovaným tlakem a po stanovenou dobu, voda nesmí vniknout v množství, které má škodlivé účinky| | 8 |Ochrana před účinky dlouhodobého ponoření do vody|Když je zařízení dlouhodobě ponořené do vody, voda nesmí vniknout v množství, které má škodlivé účinky (tlaková ochrana)| ~~Tab.#~~ Stupně krytí vůči vodě ==== Uzavření, hermetizace ==== Další z cest, jak omezit negativní vliv prostředí, je hermetizace. Hermetizací je myšleno vložení chráněného výrobku do pouzdra, které je: * trvale zavřeno, * příležitostně otvíráno. Prostředí uvnitř pouzdra může být: * vyčerpáno, * vyplněno inertním plynem, * vyplněno původní atmosférou. V případě, že není atmosféra uvnitř pouzdra upravovaná, je nutné dbát na to, aby při uzavírání pouzdra neobsahovala vnější atmosféra škodlivé polutanty. Technickým problémem hermetizace je volba materiálu pouzdra a způsob provedení vývodů z pouzdra. Podle typu součástky (výrobku) se volí materiál pouzdra. Ten může být: * keramický, * plastový, * kovový. Jestliže pouzdřený výrobek při svém provozu produkuje teplo, je nutné zajistit jeho odvod. V tomto případě vyhovuje pouzdro kovové. Vývody z kovového pouzdra musí být odizolované a musí být provedeny tak, aby nemohla v místě prostupu vývodu z pouzdra vnikat do pouzdra vnější atmosféra. Izolace vývodů bývá pryžová, plastová, nebo vývody mohou být do pouzdra zatmeleny např. epoxidovou pryskyřicí. Vnější povrch kovového pouzdra musí být z hlediska působení vnější atmosféry povrchově chráněn. Ani dokonale těsné pouzdro neposkytuje záruku, že nedojde např. k migraci chloridových iontů po vývodech dovnitř pouzdra. U příležitostně otvíraných pouzder jsou problémy s těsností víka a pouzdra. Během otvírání může dojít k porušení těsnění, nebo mohou např. z pryžového těsnění unikat sirnaté složky, které při určité koncentrací mohou vyvolat korozní proces. Technika trvale uzavřeného pouzdra (zapouzdření) se aplikuje v elektronice při výrobě integrovaných obvodů (zapouzdřování čipů). Technika odstínění prostředí se aplikuje i při provozu silnoproudých zařízení. Tak např. u točivého stroje v provedení IPx1 (krytí proti vodě) může při otevření vniknout z ovzduší vlhkost a ta způsobit navlhnutí izolace. Rychlost navlhání pevné izolace je ovlivněna teplotou, relativní vlhkostí okolního ovzduší a rozdílem teplot vinutí a okolí v závislosti na času. Proto při otevření stroje musí teplota aktivních částí izolační soustavy převyšovat rosný bod okolního ovzduší alespoň o několik stupňů, (doporučuje se nejméně o 5 oC, přičemž teplota nemá být nižší než 10 o C). Jestliže není tato podmínka splněna, musí se stroj zahřát. Doba otevření stroje je omezena jeho jmenovitým napětím (tab.). Bude-li tato doba prodloužena, je nutné stroj v každém případě sušit. ^ Napětí stroje (kV) ^ Při relativní vlhkosti (%) ^^ |:::| **75** | **80** | | 35 | 24 | 16 | | 100 až 400 | 16 | 10 | | | **hodiny** || ~~Tab.#~~ Přípustné doby otevření točivého stroje. [<8>]