تحدث وميضات القوس عندما يسلك التيار الكهربائي مسارًا خاطئًا، ما يؤدي في الأساس إلى انفجار شديد السخونة نتيجة تأين الهواء المحيط به. ووفقًا لبحث أجرته شركة Barebones Workwear العام الماضي، يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى حوالي 35,000 درجة فهرنهايت، وهي درجة حرارة أعلى فعليًا من تلك التي نراها على سطح شمسنا. وغالبًا ما تُعزى معظم هذه الأحداث الخطرة إلى أسباب مثل الأجهزة المعيبة، أو تراكم الغبار داخل اللوحات الكهربائية، أو قيام شخص ما باللمس العرضي لأجزاء مشحونة أثناء العمل. كما أن الملابس العادية لا تملك أي فرصة أمام هذا النوع من الحرارة الشديدة. إذ تشتعل الملابس القياسية النموذجية في جزء من الثانية عند تعرضها لمثل هذه الظروف القصوى، ويظل الأشخاص الذين يبعدون عشرة أقدام فقط عرضة للإصابة بحروق شديدة من الدرجة الثالثة نتيجة الموجة الحرارية الشديدة التي تتبع الانفجار.
إن معدات ومعدات القوس الكهربائي المصنوعة من مواد مقاومة للهب مثل خليط الموداكريلايك تُحدث فرقًا كبيرًا حقًا في مجال السلامة. فالقطن والبوليستر لا يفيان بالغرض عند مقارنتهما بهذه الأقمشة المتخصصة التي تنطفئ تلقائيًا عند التعرض لدرجات حرارة عالية. ويُظهر تقرير سلامة القوس الكهربائي لعام 2024 أمرًا مثيرًا للغاية: الأشخاص الذين يرتدون هذه الملابس لديهم تقريبًا نصف احتمال التعرض لحروق في الحالات من الفئة الثانية فما فوق. ودعونا لا ننسى ما يحدث في حالة عدم توفر هذا النوع من الحماية. كل عام، نشهد حوالي ألفي عامل ينتهي بهم المطاف في المستشفيات بسبب عدم ارتدائهم ملابس مقاومة للهب (FR) كافية عند وقوع حوادث كهربائية، وفقًا لإحصائيات إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) للعام الماضي.
يصنف المعيار 70E التابع لجمعية الوقاية من الحرائق الوطنية المخاطر الكهربائية إلى أربع مجموعات خطر مختلفة تُسمى CAT 1 إلى CAT 4. وتتطلب كل فئة ملابس مقاومة للهب مع تقييمات حماية حرارية محددة. على سبيل المثال، تتطلب أعمال الفئة CAT 2 حماية لا تقل عن 8 سعرات حرارية لكل سنتيمتر مربع، وهذا يعني بشكل أساسي أن المعدات يمكنها التحمل بالقرب من درجات حرارة تبلغ حوالي 1832 درجة فهرنهايت لمدة عشر جزء من الثانية قبل أن تفشل. وفقًا للنسخة المحدثة عام 2021 من معيار NFPA 70E، يجب على العمال أولاً حساب كمية الطاقة التي قد تنطلق أثناء وميض قوسي محتمل قبل اختيار معدات الحماية الشخصية الخاصة بهم. ويضمن ذلك أن توفر معدات السلامة حماية كافية ضد مخاطر الحرارة الموجودة في الموقع.
تُلزم إدارة السلامة والصحة المهنية أرباب العمل بتوحيد تقييمات القوس الكهربائي مع المخاطر الوظيفية المحددة. على سبيل المثال، عندما يقوم العمال باختبار دوائر كهربائية أقل من 240 فولت، فإنهم يحتاجون عمومًا إلى حماية مصنفة بـ 4 سعرات حرارية لكل سنتيمتر مربع، وهي تندرج تحت متطلبات الفئة 1. ولكن الأمور تصبح أكثر جدية عند العمل على الجهد العالي مثل التعامل مع معدات لوح التبديل ذات الـ 600 فولت، حيث يجب أن تكون معدات الحماية مصنفة لمقاومة 40 سعرة حرارية لكل سنتيمتر مربع (الفئة 4). ووفقًا لبيانات الصناعة الحديثة الواردة في تقرير السلامة الكهربائية الصادر عام 2023، نجد أن ما يقرب من ثلاث أربعاف من مشكلات الامتثال تحدث بسبب ارتداء عمال لمعدات واقية غير كافية في الأماكن التي تكون فيها مستويات الطاقة الكهربائية مرتفعة بشكل خطير، خاصةً في مواقع محطات فرعية الخاصة بشركات المرافق.
يسقط العديد من العمال في فخ الاعتقاد أن معدات الفئة CAT 2 (التي توفر حماية تبلغ حوالي 8 سعرة/سم²) مناسبة لجميع الأماكن التي يعملون بها. ولكن انتبه! تتطلب إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) في الواقع حماية من الفئة CAT 3 أو حتى CAT 4 عند التعامل مع مهام أكثر خطورة مثل فحص معدات الأشعة تحت الحمراء أو العمل على وحدات البطاريات الكبيرة. وفقًا لبعض الفحوصات الميدانية التي رأيناها، يخلط ما يقارب الثلث من الفنيين بين ماهية مصطلح 'مُصنّف للقوس الكهربائي' المذكور على بطاقات الملابس. وغالبًا ما يتجاهلون الخطوة المهمة المتمثلة في التحقق من تصنيف ATPV للملابس مقارنةً بمستويات الطاقة الناتجة عن الحوادث المحسوبة للظروف الخاصة بموقع عملهم. يمكن أن يؤدي هذا الإهمال إلى تركهم دون حماية كافية وعرضهم لمخاطر جسيمة.
EN
## Advanced Material Science in Wholesafety-PPE’s Flame-Resistant Fabrics
### Thermal Insulation and Flame Resistance: How Arc Flash Garment Materials Outperform Standard Textiles
Modern arc flash garments use advanced fibers like meta-aramid and para-aramid, offering 40% greater thermal insulation than cotton blends while being 25% lighter. These inherently flame-resistant materials self-extinguish within 2 seconds after flame removal, compared to over 10 seconds for treated textiles. Multi-layer constructions combine FR outer shells with moisture-wicking interliners, keeping skin temperature below 105°F (40.6°C) during an incident.
### ASTM F1506 Certification and Rigorous Testing of Arc-Rated Fabrics
To meet NFPA 70E compliance, all arc flash garment fabrics must pass ASTM F1506 testing under simulated arc flash conditions:
| Test Parameter | Requirement |
|----------------------------|---------------------------------|
| Vertical Flame Resistance | ¢ 2" char length after 12s flame|
| Arc Thermal Performance (ATPV) | ¢ ¥ 8 cal/cm² for Category 2 |
Fabrics undergo 50 industrial wash cycles before retesting to confirm lasting performance. Third-party studies indicate certified materials retain 98% of their initial arc rating after three years of regular use.
### Durability and Longevity of Multi-Layer FR Fabrics Under Repeated Use
A 2023 field analysis of 1,200 arc flash garments found that multi-layer FR systems maintained 92% structural integrity after 18 months of daily utility work. Reinforced stitching and anti-abrasion coatings extend service life to 2–3 years, compared to 8–12 months for single-layer alternatives. This enhanced durability reduces total ownership costs by 63% over five years.
تختلف حماية القوس الكهربائي بشكل كبير عبر مختلف البيئات الصناعية. على سبيل المثال، غالبًا ما يرتدي العاملون في المرافق الذين يقومون بصيانة المحولات معدات قوية تُصنف بمستوى لا يقل عن 40 سعرة/سم²، في حين يلتزم الفنيون في المصانع الذين يعملون على معدات ذات جهد أقل مثل لوحات 480 فولت عمومًا بحماية من الفئة الثانية بمستوى حوالي 8 سعرة/سم². ومن خلال النظر إلى اتجاهات السوق للعام الماضي، نجد أن نحو نصف مشتريات معدات الحماية الشخصية المصنفة ضد القوس الكهربائي (حوالي 42٪) جاءت من شركات المرافق، ويرجع ذلك أساسًا إلى تشديد الجهات التنظيمية على معايير السلامة المنصوص عليها في NFPA 70E في مجالات توليد الطاقة. كما أن مدة العمل تؤثر أيضًا. فالفِرق العاملة في مصافي النفط التي تقضي أيام العمل الكاملة في الموقع تفضّل عادةً المواد القابلة للتنفس في ملابس الحماية من القوس الكهربائي، لأنها تحتاج إلى البقاء باردة خلال نوبات العمل الشاقة التي تستمر 12 ساعة، مع الالتزام في الوقت نفسه بالمتطلبات المنصوص عليها في معايير ASTM F1506.
قيمة أداء القوس الحراري، أو ATPV، تخبرنا بشكل أساسي بمدى قدرة القماش على منع انتقال الطاقة الحرارية من خلاله. وجدت دراسات حديثة صادرة في عام 2024 أن حوالي ثلثي الحوادث الكهربائية التي تحدث في أرضيات المصانع حدثت فعليًا عند مستويات تعرض أقل من 8 سعرات حرارية لكل سنتيمتر مربع. وهذا يساعد في تفسير سبب تمسك إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) بضرورة اختيار العمال للتصنيفات الصحيحة لـ ATPV وفقًا للوظيفة المحددة التي يقومون بها. في الوقت الحالي، يأتي معظم معدات السلامة على هيئة طبقات بدلاً من قطعة واحدة كبيرة. عادةً ما يرتدي العمال قمصان مقاومة للهب بتصنيف يبلغ حوالي 4 سعرات/سم² تحت ملابس خارجية أثقل توفر حماية تصل إلى حوالي 12 سعرة/سم². ويُحدث هذا النظام الطبقي فرقًا حقيقيًا أيضًا. إذ يشير الأشخاص الذين يرتدون هذه التجهيزات إلى شعورهم ببرودة ملحوظة خلال الورديات الطويلة. بل وتُشير بعض البيانات الصادرة عن المجلس الوطني للسلامة إلى أن العمال قد يتعرضون لنسبة أقل بنحو 19 بالمئة من الإجهاد الحراري عند ارتداء معدات الحماية المتعددة الطبقات مقارنةً بأولئك العالقين في ملابس واقية من قطعة واحدة.
يجب أن تجتاز كلا النوعين من معدات الحماة متطلبات ASTM F1506، ولكن تخضع ملابس الحماية من وميض القوس الكهربائي لاختبارات إضافية (ASTM F1959) لتتحمل الانفجارات الشديدة التي تستمر 500 ميلي ثانية عند مستويات عطل تبلغ 20 كيلو أمبير. أما الملابس العادية المقاومة للهب فهي مناسبة أكثر للحماية من حرائق الوميض السريعة التي تدوم أقل من ثلاث ثوانٍ. وفقًا لاستطلاع حديث أُجري في عام 2023، وُجد أن حوالي ثلث المواقع الصناعية كانت تستخدم بدلات مقاومة للهب عادية في حين كانت هناك حاجة فعلية لحماية من الوميض الكهربائي. ما النتيجة؟ ارتفع عدد حالات دخول العمال إلى المستشفيات بنسبة 4.5 مرة بسبب الإصابات الناتجة عن الحروق الكهربائية مقارنة باستخدام معدات الحماية الشخصية المناسبة. وهذا يفسر سبب تشدد مديري السلامة مؤخرًا على اختيار المعدات الصحيحة.
لقد تحسنت ملابس الحماية من قوس التيار الكهربائي اليوم كثيرًا في تحقيق التوازن بين الحماية والراحة. أصبح المصنعون الآن يشملون مفاصل مرنة وفتحات تهوية ذكية بحيث يمكن للعمال التحرك بحرية دون الشعور بالقيود. تشير الأبحاث إلى أن هذا النوع من التصميم يقلل من إرهاق العضلات بنسبة ثلاثين بالمئة تقريبًا عند ارتدائه لفترات طويلة، وفقًا لدراسة أجرتها شركة إنأوريجين عام 2023. إن الطريقة التي تتبع بها هذه الملابس الحركات الطبيعية للجسم تجعل من السهل الوصول إلى الأدوات والمعدات. وفي الوقت نفسه، لا تزال توفر حماية كافية ضد التعرض للحرارة، مع الحفاظ على مستوى أمان يبلغ حوالي 12 سعرة حرارية لكل سنتيمتر مربع.
يُسهم مدخلات الفنيين الميدانيين في تطوير المنتجات من خلال حلقات تغذية راجعة منظمة. بعد إدخال وسادات الركبة القابلة للتعديل والإغلاقات المغناطيسية في عام 2023، سجّلت شركة Wholesafety-PPE انخفاضًا بنسبة 40٪ في اضطرابات سير العمل المتعلقة بالامتثال (Ergodynamic 2023). ويضمن هذا النموذج التعاوني أن تعالج التحديثات المشكلات الواقعية مثل احتمال اصطدام المعدات والتوتر الحراري.
تدمج تقنيات الأقمشة الجديدة ألياف البازلت المقاومة للهب مع بطانات كارهة للماء لنقل العرق أسرع بـ 50٪ مقارنةً بالخليط التقليدي. وعلى عكس التصاميم الأساسية، تحافظ هذه الأقمشة متعددة المراحل على تقييمات ATPV فوق 8 كالوري/سم² حتى بعد 100 دورة غسيل، مما يجعلها مثالية للبيئات ذات الرطوبة العالية مثل المحطات الفرعية وأفران الصهر.
القوس الكهربائي هو حدث خطير تنتقل فيه الكهرباء عبر الهواء بين الموصلات أو من موصل إلى الأرض، ما يؤدي إلى انفجار ذي درجة حرارة عالية.
تُعد الملابس الواقية ضرورية لأنها مصنوعة من مواد مقاومة للهب تساعد على تقليل خطر الحروق والإصابات الناتجة عن الحرارة الشديدة الناتجة أثناء حدوث وميض قوس كهربائي.
تحدد معايير NFPA 70E وOSHA الإرشادات الخاصة بمستوى الحماية المطلوب عند العمل في بيئات تتعرض لمخاطر كهربائية، وتوجه اختيار معدات الحماية الشخصية المناسبة.
ATPV تعني قيمة الأداء الحراري للقوس (Arc Thermal Performance Value) وتقاس كمية الحماية الحرارية التي توفرها الملابس المصنفة ضد القوس الكهربائي. ويُشير التصنيف إلى مستوى الطاقة الحادثة التي يمكن للملابس تحملها.
يجب اختيار بدلة وميض القوس الكهربائي المناسبة بناءً على المخاطر الكهربائية المحددة الموجودة في بيئة العمل، مع الالتزام بكل من تصنيف ATPV ومعايير NFPA وOSHA.