Uziemienie zbiorników metalowych zakopanych w ziemi – normy, ochrona katodowa, bezpieczeństwo Ex

Pytanie

czy potrzeba dawać uziemienie dla zbiorników zakopanych w ziemi

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Tak – zakopany w ziemi zbiornik metalowy (a także wszystkie metalowe elementy instalacji z nim związane) powinien mieć wykonane dedykowane, kontrolowane uziemienie.
• Wyjątki ograniczają się praktycznie do zbiorników z materiałów izolacyjnych (PE, GRP itp.) bez armatury metalowej i bez substancji niebezpiecznych; w takich przypadkach uziemia się jedynie metalowe części instalacji (rury, kołnierze, sondy).

Kluczowe punkty
• Ochrona przed elektrycznością statyczną i atmosferą wybuchową
• Włączenie do systemu ochrony katodowej i przeciwporażeniowej
• Spełnienie wymogów norm PN-EN 60079-0/-32, PN-EN 62305-3, PN-HD 60364, PN-EN 13636 oraz przepisów UDT i rozporządzeń budowlanych
• Docelowa rezystancja uziemienia najczęściej ≤ 10 Ω (praktyka 1 – 7 Ω dla zbiorników paliwowych)

Szczegółowa analiza problemu

1. Główne zagrożenia
   • Ładunki elektrostatyczne powstające przy napełnianiu/rozładunku (tryboelektryczność) – minimalna energia zapłonu benzyn to 0,2 mJ, a iskra z ładunku kilku nC z łatwością ją przekracza.
   • Prądy piorunowe lub przepięcia indukowane w rurociągach wychodzących ponad grunt.
   • Prądy błądzące i korozja elektrochemiczna ścian zbiornika.
   • Napięcia dotykowe w razie uszkodzenia urządzeń elektrycznych (pompy, czujniki poziomu).

2. Funkcje instalacji uziemiającej
   • Odprowadzenie ładunków statycznych (normatywnie ≤ 10 Ω wg API RP 2003, NFPA 77, PN-EN 60079-32-1).
   • Element systemu LPS (Lightning Protection System) – według PN-EN 62305-3 rezystancja uziomu powinna zapewnić spadek napięcia dotykowego < 1000 V; przyjmowane projektowo 2 – 10 Ω.
   • Część układu ochrony katodowej (PN-EN ISO 15589-1, PN-EN 13636) – rezystancję projektuje się tak, aby potencjał polaryzacji stal/grunt osiągał –0,85 V ÷ –1,1 V względem Cu/CuSO₄.
   • Wyrównanie potencjałów i zapewnienie selektywnego zadziałania zabezpieczeń nadprądowych (PN-HD 60364-4-41).

3. Zbiorniki metalowe vs. tworzywowe
   • Stal/żeliwo: obowiązek pełnego uziemienia + często aktywna katoda (anody Mg/Zn lub zasilacze impulsowe).
   • Tworzywa: sam kadłub nie przewodzi, ale uziemiamy zewnętrzne elementy metalowe i montujemy zewnętrzny punkt STA/STB (static bonding).

4. Parametry techniczne (wartości praktykowane w Polsce)
   • Rezystancja uziomu zbiornika paliwowego: 1 – 7 Ω (badania Corrpol, SEP 2004).
   • Materiał przewodu/paskowiny: Cu ≥ 16 mm² lub Fe ocynk. ≥ 50 mm².
   • Uziom otokowy wokół fundamentu + pionowe pręty co 3 m, min. głębokość 0,6 m pod poziomem przemarzania.
   • Połączenie z bednarką spawane lub śrubowo-spawane; opór złącza < 0,1 Ω.

5. Wymagania prawno-normatywne (PL)
   • Rozporządzenie Ministra Infrastruktury Dz.U. 2022 poz. 1225 §184-187.
   • UDT – Warunki techniczne dozoru technicznego dla zbiorników paliwowych (obowiązek ochrony katodowej i uziomu kontrolnego).
   • PN-EN 60079-14 / ‑17 (ATEX) – obowiązek okresowych pomiarów ≤ 12 mies. w strefach 0/1/2.

Praktyczne zastosowania
• Stacje paliw, bazy magazynowe, zbiorniki LPG: wspólny pierścieniowy uziom fundamentowy, przyłączony do wyprowadzeń zaciskowych zbiornika i do słupów instalacji odgromowej.
• Przemysł chemiczny: zbiorniki z wykładziną wewnętrzną; uziemia się jednocześnie płaszcz stalowy i kołnierze rurociągów, dodatkowo instalując isospark gaps na odcinkach izolowanych.

Aktualne informacje i trendy

• Coraz częściej system uziemiający integrowany jest z cyfrowymi rejestratorami polaryzacji (remote monitoring CP) – pomiary rezystancji i potencjału przesyłane do SCADA.
• Powszechne użycie hybrydowych uziomów Fe/Cu-coat o mniejszej korozji oraz niskooporowych elektrod pionowych z grafitytem.
• Zgodnie z aktualnymi wytycznymi UDT (2024) dla nowych baz paliwowych ochrona katodowa jest obligatoryjna, a pomiary skuteczności muszą trafiać do elektronicznego dziennika utrzymaniowego.
• W zbiornikach z kompozytu pojawia się tendencja do stosowania przewodzących laminatów (carbon veil) umożliwiających ich statyczne uziemienie bez metalowych wkładek.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogia: zbiornik metalowy bez uziemienia jest jak samochód stojący na gumowych oponach – potencjał może „uciec” dopiero, gdy powietrze przebije izolację; bez przewodu odprowadzającego iskra z nadwozia może zapalić opary paliwa przy tankowaniu.
• Wzór na prąd zwarciowy przy uszkodzeniu izolacji pompy:
\[ I_k = \frac{Uf}{R{uziomu} + Rp} \]
gdzie \(U_f = 230 V\). Przy \(R_{uziomu}=50 Ω\) prąd < 5 A ⇒ wyłącznik B16 A nie zadziała. Przy \(R\{uziomu}=5 Ω\) prąd ≈ 40 A ⇒ wyłącznik zadziała w 0,2 s.

Aspekty etyczne i prawne

• Zaniedbanie uziemienia zbiornika z łatwopalną cieczą kwalifikuje się jako stworzenie bezpośredniego zagrożenia katastrofą w świetle art. 164 §1 KK.
• Operator obiektu podlega kontrolom UDT i Państwowej Straży Pożarnej; brak protokołów pomiarów uziemień jest podstawą do wstrzymania eksploatacji.
• Ochrona środowiska: właściwe uziemienie ogranicza perforacyjną korozję i ewentualne skażenie gruntu paliwem.

Praktyczne wskazówki

1. Na etapie projektu:
   • Zaprojektuj uziom otokowy min. 300 mm od ściany wykopu; połącz spawem z płozą zbiornika.
   • Wyprowadź dwa niezależne zaciski serwisowe na poziom szybu rewizyjnego.
2. Wykonanie:
   • Stosuj bednarkę FeZn 30×4 mm lub Cu 30×3 mm; spawy zabezpiecz farbą epoksydową.
   • Dla CP – pozostaw króciec pomiarowy potencjału referencyjnego (Cu/CuSO₄).
3. Pomiary:
   • Rezystancja uziomu metodą 3-prętową; powtarzaj co 12 mies. w strefie Ex, co 5 lat poza Ex.
   • Sprawdzaj ciągłość połączeń (miernik < 0,05 Ω).
4. Dokumentacja:
   • Prowadź protokół pomiarów, schemat uziemiający, certyfikaty materiałowe.

Potencjalne wyzwania & rozwiązania
• Grunt suchy/piaszczysty → instaluj pionowe pręty Cu-bond 3 m lub uziom rurowy + bentonit.
• Zakłócenia ochrony katodowej przez obce uziomy → stosuj dreny polaryzacyjne i separatory iskier.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Sama obecność w ziemi nie gwarantuje < 10 Ω; powłoki antykorozyjne często izolują stal od gruntu.
• Przy zbiornikach tworzywowych magazynujących paliwo, ignorowanie uziemienia metalowych złączek nadal stwarza ryzyko zapłonu.
• Ochrona katodowa wymaga okresowej rekontroli potencjału – zmianę rezystywności gruntu po opadach należy uwzględniać w kalibracji prostownika.

Sugestie dalszych badań

• Metody aktywnej neutralizacji ładunków w rurach napełniających (ion-bars, ESD valves).
• Analiza interferencji CP-DC z sieciami trakcyjnymi 3 kV DC.
• Rozwój powłok konduktywnych na bazie grafenu dla kompozytowych zbiorników paliwowych.
• Zastosowanie czujników światłowodowych (FBG) do jednoczesnego monitorowania wycieków i potencjału polaryzacji.

Krótkie podsumowanie

Uziemienie podziemnych zbiorników metalowych nie jest opcją – to wymóg bezpieczeństwa wybuchowego, ochrony przeciwporażeniowej i przeciwkorozyjnej. Kontakt z gruntem bywa niewystarczający; konieczna jest zaprojektowana instalacja uziemiająca zapewniająca rezystancję rzędu pojedynczych omów, cyklicznie kontrolowana i zintegrowana z ewentualnym systemem ochrony katodowej. Zbiorniki z tworzyw izolacyjnych nie zwalniają z obowiązku uziemiania wszystkich metalowych elementów instalacji. Przestrzeganie powyższych zaleceń minimalizuje ryzyko pożaru, wybuchu, porażenia i przyspieszonej korozji, a także spełnia aktualne wymagania norm i dozoru technicznego.