مقدمة:
تعتبر المخاطر الكهربائية من أهمِّ المخاطر الَّتي تواجه العاملين في مواقع الإنشاءات والمصانع والمباني التجارية، وغالبًا ما تبدأ هذه المخاطر بعلامات تحذيريَّة؛ مثل: السخونة الزائدة (Hot Spots) في اللَّوحات، والكابلات، والمُحوِّلات.
إنَّ استخدام الكاميرات الحرارية (Thermal Imaging) يُمثِّل أداةً فعَّالةً للكشف المبكر عن هذه المشكلات؛ ممَّا يتيح اتخاذ إجراءات وقائيَّة قبل حدوث صعق كهربائي، أو حرائق، أو قوس كهربائي (Arc Flash) .
والأعطال الكهربائية لا تحدث فجأةً غالبًا، بل تبدأ بمؤشرات صغيرة؛ مثل: السخونة الزائدة نتيجة:
- وصلات مُرْتخية (Loose Connections) .
- حِمْل زائد على القواطع أو الكابلات.
- عيوب في العزل، أو تلف في المُكوِّنات.
وتجاهل هذه العلامات يؤدِّي إلى مخاطر؛ مثل: حرائق كهربائيَّة، أو قوس كهربائي (Arc Flash)، أو صدمات كهربائية، أو انقطاع الخدمة المفاجئ.
والكاميرات الحرارية (Thermal Imaging) تُمكِّن الفنيِّين والمهندسين من رَصْد هذه المشاكل مبكرًا ضمن برنامج صيانة وقائي، وبيئة عمل آمنة.
الأساس العلمي للتصوير الحراري:
- الكاميرا الحراريَّة تلتقط الأشعَّة تحت الحمراء، وتُحوِّلها لصورة تُظْهر توزيع درجات الحرارة على الأسطح.
- Emissivity قدرة السَّطح على إصدار الأشعَّة تحت الحمراء تختلف حسَب المادة، ويجب تعديل الكاميرا وَفْق نوع السطح.
على سبيل المثال:
- النحاس الخام تقريبًا Emissivity = 0.03 – 0.05 (قيمة منخفضة جدًّا؛ ممَّا يعني أنه يعكس الحرارة، ويصعب قياسها بدقة).
- الألومنيوم شديد اللمعان أيضًا قيمة منخفضة مشابهة.
- البلاستيك أو الأسطح المَطْليَّة، أو العوازل عادةً قريبة من 0.90 – 0.95؛ ممَّا يجعل قياس درجات الحرارة أدقَّ.
ملحوظة مهمَّة:
إذا لم تكن قيمة Emissivity معروفة بدقَّة، يمكن تغطية الموصل بقطعة لاصقة لونيَّة سوداء (Emissivity حوالي 0.95 لإجراء قياس دقيق.
- مسافة التصوير: كلَّما اقتربت الكاميرا، زادت دقَّة القياس، ويجب أن يكون التصوير من مسافة قريبة بما يكفي لتغطية العنصر بدقَّة، وعادةً لا تتجاوز المسافة (1 متر) للوحات التوزيع المصغَّرة، مع الحفاظ على زاوية التَّصوير بحيث تكون عموديَّة على السطح لتقليل تأثير الانعكاسات.
- اختلافات الحرارة: أي فرق >20°C عن الوضع الطبيعيِّ يستدعي تدخلًا عاجلًا، وهذا يعتمد على طبيعة المُعدَّات والظروف التشغيليَّة، ولا يعتمد تقييم المخاطر فقط على الفرق في درجة الحرارة، بل يجب دَمْج ذلك مع ظروف التَّشغيل (حِمْل الدائرة الكهربائية، درجة حرارة المحيط، نوع الجهاز)؛ لتحديد ما إذا كان هناك خطرٌ فعليٌّ.
مجالات التطبيق التفصيلية:
|
|||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
خطوات الفحص الحراري بالتفصيل:
التحضير الآمن:
- PTW (Permit to Work) تصريح العمل للموقع الكهربائي.
- LOTO (Lockout/Tagout) فصل التيار عند الحاجة.
- PPE قُفَّازات كهربائيَّة، خوذة، واقٍ للوجه، بدلة Arc Flash عند الجهد العالي.
- أدوات قياس إضافية: جهاز قياس O₂، CO، H₂S للتأكُّد من سلامة البيئة.
خطوات الفحص الميداني:
- معايرة Emissivity حسَب نوع السطح: قبل بدء الفحص الحراري يقوم الفنيُّ بوَضْع قطعة لاصقة سوداء على جزءٍ من المعدن (لوح، كابل)، وتركها (5 دقائق) حتَّى تستقر حرارتها، ثم يستخدم الكاميرا لقياسها، وضبط قيمة Emissivity على (0.95) بناءً على قراءة قطعة اللاصق السوداء كمرجع.
- اختيار المسافة، وزاوية التصوير: يجب تصوير سطح العنصر بشكل عمودي؛ لأنَّ الزوايا المائلة قد تُقلِّل من دقَّة القياس بسبب الانعكاسات.
- مسح شامل للوحات، والكابلات، والمفاتيح.
- تسجيل القِيَمِ القصوى والمتوسطة للحرارة.
- مقارنة القراءة مع درجات الحرارة الطبيعيَّة، وحمل الدائرة.
تحليل النتائج:
- أي نقطة بها ارتفاع حراري ≥ 20°C عن الطبيعي → تعتبر Hot Spot ، حسَب نوع المعدة؛ لأنَّه يختلف من حالةٍ لأخرى.
- Hot Spot + حمل زائد → خطر Arc Flash مرتفع.
- يجب إصدار Work Order/NCR للإصلاح قبل الاستخدام.
التوثيق والمتابعة:
- حِفْظ الصور الحرارية ضمن سجلِّ الصيانة التنبؤية.
- إجراء تحليل Trend Analysis (شهريًّا، أو نصف سنويٍّ).
- مراقبة أي ارتفاع تدريجي في درجات الحرارة.
مثال عملي لحساب Hot Spot:
الحالة:
لوحة توزيع كهربائية (MCC) بها قاطع تيار 100A، الحِمْل الفعلي المار 80A.
الكاميرا تُسجِّل درجة حرارة عند نقطة التماس أعلى بـ30°C من درجة حرارة اللَّوحة، أو المكان المحيط.
تحليل الحالة:
ارتفاع 30°C يشير -غالبًا- إلى وجود توصيل ضعيف، أو وصلة مُرْتخية، أو تآكل في نقطة الاتصال، وسبب ذلك يزيد المقاومة الكهربائية؛ ممَّا يؤدِّي إلى توليد حرارة زائدة.
الإجراء:
- فصل التيار باستخدام LOTO.
- فحص الوصلة الكهربائية، وإحكام الربط، أو استبدال القطعة التالفة.
- بعد التصليح: إجراء فحص حراري بعد (24 ساعة) أثناء التشغيل؛ للتأكُّد من عودة درجة الحرارة إلى الوضع الطبيعي (فرق أقل من 10°C.
أهميَّة الإجراء:
إذا تمَّ تجاهل هذه الحرارة الزائدة، قد يؤدِّي الأمر إلى نُشُوب حريق كهربائي، أو حدوث قوس كهربائي (Arc Flash)؛ ممَّا يعرِّض المعدَّات والعاملين للخطر الشديد.
فوائد الفحص الحراري في السلامة والصحة المهنيَّة:
- منع الحوادث الكهربائية: الصعق الكهربائي، والقوس الحراري.
- تقليل الحرائق في الموقع.
- تحسين الصِّيانة التنبؤيَّة، وتقليل توقُّف المعدَّات.
- رفع وَعْي العاملين حول العلامات التحذيرية الكهربائيَّة.
- توثيق البيانات لتقارير السلامة، والامتثال للكود NFPA 70E ، حيث يوفر NFPA 70E إرشادات عمليَّة حول التفتيش الدوري، والصيانة الوقائيَّة، وبرامج السلامة التي تهدف إلى حماية الأرواح والممتلكات، ويحدث بشكل دوري لمواكبة التطورات التقنية، ومتطلبات السلامة الحديثة.
توصيات تطبيقية:
- المسح الحراري مرة سنويًّا على الأقل، ونصف سنوي للمواقع الحرجة، وتنفيذ برامج التَّفتيش والصيانة الوقائيَّة الدورية التي تدمج الفحص الحراري ضمن أنشطتها؛ لضمان اكتشاف المشكلات مبكرًا قبل تطوُّرها إلى أخطار جسيمة.
- تدريب الفنيِّين على قراءة الصور الحرارية وتفسير Hot Spot ؛ حيث إنَّ الاعتماد على التكنولوجيا المتقدمة (مثل: الكاميرات الحرارية) كأداة للكشف المبكر عن الأعطال الكهربائية، يُشكِّل حجر الأساس في تعزيز السلامة المهنيَّة، ومع ذلك لا يمكن تحقيق أقصى استفادة من هذه التكنولوجيا دون تدريب العاملين والفنيِّين بشكل مستمرٍّ على كيفيَّة استخدام الأجهزة بشكل صحيح، وفَهْم وتحليل الصور الحرارية، والتصرُّف المناسب عند اكتشاف المشاكل؛ ممَّا يقلل من الأخطاء البشرية، ويزيد من وَعْي السلامة.
- دمج الفحص الحراري في خطة التفتيش الوقائي الدورية، والدعوةُ إلى الجمع بين التكنولوجيا والتدريب وبرامج التفتيش المنتظمة تُعدُّ من النِّقاط الأساسية لتحقيق بيئة عمل آمنة وفعَّالة في مجال السلامة الكهربائية.
- تحديث PPE وبرنامج PTW وLOTO بما يتوافق مع الجهد والمخاطر المُكْتشفة بما يتناسب مع متطلَّبات كل موقع، وحجم الجهد المستخدم.
- الالتزام بالتعليمات الخاصة بكلِّ موقع، فلكلِّ منشأةٍ إجراءات سلامة مختلفة حسَب نوع الجهد الكهربائي، والبيئة المحيطة.
- استخدام كاميرات حرارية مُزوَّدة بحماية ضدَّ الغبار والرطوبة في الأماكن الرطبة أو الصناعية.
- توخِّي الحذر، والتأكُّد من خُلوِّ المكان من وجود غاز قابل للاشتعال أثناء الفحص
برنامج تدريبي لتقنيات التصوير الحراري للسلامة الكهربائية:
المدة الكلية: (4 – 6 ساعات).
أولًا: مقدمة عامَّة عن التصوير الحراري وأهميَّته (30 دقيقة):
- تعريف التصوير الحراري، وكيفيَّة عمل الكاميرا الحرارية.
- أهميَّة الفحص الحراري في السلامة الكهربائية، والكشف المبكِّر عن الأعطال.
ثانيًا: معايرة معايرة الـ Emissivity (1.5 ساعة)
- شرح مفهوم الـ Emissivity ، وتأثيرها على دقَّة قياس درجات الحرارة.
- أنواع المواد المختلفة، وقيم الـ Emissivity الشائعة (نحاس، ألومنيوم، بلاستيك… إلخ).
- كيفيَّة ضبط الكاميرا الحرارية على القيمة الصحيحة للـ Emissivity .
- طرق عمليَّة لاختبار وضبط الـ Emissivity أثناء الفحص (مثل: استخدام لاصق أسود عالي الانبعاثيَّة كمرجع).
- تمارين عمليَّة على معايرة الكاميرا في أنواع مختلفة من الأسطح.
- الأدوات والبرمجيَّات المساعدة في ضبط الـ Emissivity .
ثالثًا: تفسير الصور الحرارية (ساعتان).
- قراءة الصور الحرارية: فَهْم الألوان، وتوزيع درجات الحرارة.
- التمييز بين العلامات الطبيعيَّة وغير الطبيعيَّة.
- التعرُّف على “Hot Spots” ، وأنواعها، ودلالتها على الأعطال.
- تحليل الفُرُوقات الحرارية بحسَب نوع الجهاز الكهربائي (لوحات التوزيع، المُحوِّلات، الكابلات، المفاتيح).
- دراسة حالات عملية مع أمثلة مصوَّرة حقيقية تُظْهر الأعطال المختلفة.
- كيفيَّة توثيق النتائج، وكتابة تقارير فنيَّة مبسَّطة.
رابعًا: اتِّخاذ القرار السريع عند وجود Hot Spot 1 – 1.5 ساعة.
- أهم المؤشرات التي تدلُّ على وجود خطر حقيقي: حجم فرق الحرارة، طبيعة الحمل، موقع النقطة الساخنة.
- خطوات التعامل الفوري مع Hot Spot : إجراءات السلامة، إصدار تصاريح العمل، استخدام PPE .
- العمل ضمن بروتوكولات PTW وLOTO بشكل آمن أثناء الفحص والتدخُّلات.
- كيفيَّة تحديد أولويَّة الإصلاحات بناءً على تحليل البيانات الحرارية، وخطورة العطل.
- أمثلة على حالات طوارئ، وكيفيَّة التعامل معها (انكماش التأخير، الانقطاع المفاجئ).
- مُحَاكاة وتمرينات تطبيقيَّة لاتِّخاذ قرارات استباقيَّة وسريعة.
خامسًا: جلسة أسئلة وتقييم عملي (30 دقيقة).
- مناقشة الأسئلة والملاحظات.
- اختبار قصير للتأكُّد من فَهْم المشاركين للمفاهيم.
- عَرْض تصرُّفات عملية، أو فيديوهات تفسيريَّة.
الخاتمة:
يُعدُّ التصوير الحراري أداةً متقدمةً وفعَّالة للكشف المبكر عن المشكلات الكهربائية التي قد تؤدِّي إلى مخاطر جسيمة (مثل: الصعق الكهربائي، والحرائق، والقوس الكهربائي)، ومن خلال رصد النِّقاط الساخنة (Hot Spots) بدقَّة، يمكن لفنيِّي الصيانة والهندسة اتِّخاذ الإجراءات الوقائيَّة المناسبة قبل حدوث أي حادث؛ ممَّا يُعزِّز من سلامة العاملين، ويُحَافظ على استمراريَّة العمل والمُعدَّات.
الكاميرات الحرارية تُوفِّر حلًّا استباقيًّا مُهمًّا لتعزيز السلامة الكهربائية، وتساعد في مَنْع الحوادث، وحماية المعدَّات، وضمان بيئة عمل آمنة.
إنَّ الدمج بين التكنولوجيا، وتدريب العاملين، وبرامج التفتيش المنتظمة- هو الطريق لتحقيق (صفر) حوادث كهربائية في الموقع.
