15. ELECTRICITATEA STATICĂ

1. Introducere

Electricitatea statică este un fenomen des întâlnit în practică. Ea poate să fie parte a unui proces tehnologic cum este de exemplu vopsirea în câmp electrostatic, tipărirea, sortarea materialelor în câmp electrostatic, etc. De cele mai multe ori, însă, electricitatea statică poate să apară ca un fenomen nedorit, întâmplător care poate constitui un risc (incendii şi explozii, detonarea intempestivă a capselor detonante electrice, acţionarea intempestivă a aparaturii sensibile de comanda şi control, şoc electric la persoane) sau poate produce deranjamente în procese de prelucrare a materialelor, de exemplu, datorită lipirii foliilor.

De asemenea, electricitatea statică poate duce la deteriorarea dispozitivelor electronice pe durata fabricării, manipulării sau utilizării lor

Problemele ce decurg din electricitatea statică sunt cauzate în general de materialele neconductoare/electroizolante care se pot electriza cu uşurinţă, pot acumula şi reţine sarcinile pe o perioadă îndelungată şi apoi pot descărca aceste sarcini cu o energie suficient de mare ca să cauzeze un risc. Descărcările părţilor conductive încărcate, izolate, pot duce la scântei incendive, dar acestea pot fi prevenite cu uşurinţă prin legare la pământ.

Între riscurile care pot să fie generate de electricitatea statică, acela de iniţiere a unei atmosfere explozive sau a explozivilor propriu-zişi ocupă un rol important întrucât exploziile pot duce la imense pagube materiale şi la pierderi de vieţi omeneşti.

2. Formularea, acumularea şi descărcarea sarcinilor electrostatice

Acumularea şi descărcarea sarcinilor electrostatice poate da naştere la pericole şi probleme într-un domeniu larg de ramuri industriale sau medii de lucru şi la pericole de aprindere şi explozie în special în industriile chimică, farmaceutică, a petrolului şi de prelucrare a alimentelor.

Formarea şi acumularea sarcinilor electrostatice are loc ca urmare a mecanismelor de electrizare.

Unul din mecanismele de electrizare care duce la apariţia şi formarea sarcinilor electrostatice este electrizarea de contact. Două materiale de natură diferită care sunt aduse în contact şi separate apoi, vor purta sarcini electrostatice egale ca mărime şi de semne contrare.

De asemenea o altă componentă a mecanismului de electrizare o reprezintă electrizarea prin inducţie caz în care produsele conductoare pot fi încărcate cu sarcini de natură electrostatică de la un alt obiect încărcat aflat în apropiere. Produsele pot primi, de asemenea, sarcini prin transfer fie direct de la alte obiecte, fie prin influenţă, printr-un curent de ioni.

434

Figura 1 – Electrizarea de contact

Figura 2 – Electrizarea prin inducţie

Figura 3 – Acumularea sarcinii în procesele industriale

A – conductă cu flanşe izolanteB – recipient metalic pe un material plasticC – aşchii metalice într-un recipient din plasticD – persoană cu încălţăminte izolantăE – flanşe metalice pe un material plastic

Figura 4 – Acumularea sarcinii în procesele industriale

A – pe folia unui ambalajB – într-o linie de exhaustare a prafului confecţionată din material plasticC – într-un filtru de praf, pe sacii din material neconductivD – într-un filtru de praf, în masa de praf izolant

435

Figura 5 – Formarea şi descărcarea sarcinii într-un siloz

A – lichid neconductiv care curge într-o conductă (metal, sticlă, plastic);B – turnarea unui lichid neconductiv într-un alt recipient;C – amestecarea unui lichid neconductiv;D – pulverizarea unui lichid (conductiv sau neconductiv)

Figura 6 – Acumularea sarcinilor în practică

436

În figura 7 se pot observa etapele pentru evaluarea pericolului de producere a unei explozii şi/sau incendiu în cazul acumulării şi descărcării sarcinilor electrice acumulate pe un echipament sau produs.

Figura 7 - Producerea unei explozii/incendiu datorită sarcinilor electrostatice

Cantitatea de sarcină electrică acumulată pe un echipament sau produs determină valoarea potenţialului electric. Valoarea potenţialului unui conductor izolat este dată de relaţia:

V = I R (1 — e-I/R)unde:

437

V - potenţialul conductorului (V);C - capacitatea electrică (F);R - rezistenţa electrică de scurgere la pământ ();I - curentul de încărcare electrostatică (A);t - timpul de la începerea încărcării.

Vmax = I R

Frecarea, un caz particular al electrizării de contact este adesea responsabilă de electrizări majore care duc la riscuri deosebite în prezenţa unei atmosfere explozive sau a altor dispozitive de siguranţă sensibile.

Principalii factori care determină gradul de electrizare a materialelor/produselor prin frecare sunt: natura materialelor, suprafaţa de contact, presiunea de contact, viteza de deplasare relativă, frecvenţa/durata frecării şi condiţiile de mediu.

2.1 Tipuri de descărcări electrostatice

Sarcina acumulată pe un solid sau pe un lichid creează pericol doar daca aceasta este transmisă pe un alt corp sau către pământ. Aceste descărcări variază mult ca tip şi grad potenţial de iniţiere.

Scânteile

O scânteie reprezintă o descărcare între doi conductori solizi sau lichizi. Se caracterizează printr-un canal de descărcare luminos foarte bine definit ce transporta un curent cu densitate mare. Ionizarea gazului din canal este completa pe toata lungimea sa. Descărcarea este foarte rapida şi de mare intensitate.

O scânteie are loc între doi conductori atunci când intensitatea câmpului dintre ei depăşeşte puterea electrica a atmosferei. Diferenţa de potenţial dintre conductori necesara pentru a produce declanşarea depinde atât de forma cât şi de distanta dintre conductori. De exemplu, intensitatea câmpului de descărcare necesara pentru suprafeţe plane sau cu raza mare de cel putin 10 mm fiecare este de cca. 3 MVm-1 pentru cazul aerului normal şi creste odată cu descreşterea distantei dintre ele.

Deoarece obiectele între care se formează scânteia sunt conductori, majoritatea sarcinii stocate trece prin scânteie. În practica, aceasta disipează majoritatea energiei stocate. Energia scânteii între un corp conducător şi un obiect legat la pamântare bun conducător poate fi calculata utilizând formula de mai jos:

W = QV = 1/2CV2

unde: W este energia disipata, în jouli;

438

Q este cantitatea de sarcina a conductorului, în coulombi;V este potenţialul, în volti;C este capacitatea, în farazi

Aceasta este valoarea maxima a energiei iar energia din scânteie este mai mica daca exista o anumita rezistenta în calea de descărcare la pământ. Valorile tipice pentru capacităţile conductorilor sunt date în tabelul 1.

Tabelul 1 - Valorile capacităţilor pentru conductori tipici

Obiect Capacitate

pF*

Elemente metalice mici (recipiente, mufe) 10 – 20

Containere mici (recipiente,tamburi de 50l) 10 – 100

Containere de marime medie (de la 250l la 500l) 50 – 300

Elemente de importanta mare dintr-o uzina

(vase de reactie) aflate în vecinatatea unei retele de

pamântare

100 – 1000

Corpul uman 100 – 300

* 1 pF = 1x10-12 F

Exemplu de calcul a energiei de descărcare a scânteii:

O toba metalica nelegata la reteaua de pamântare este umplută cu praf de la o unitate de mărunţit. Într-o astfel de situaţie; curentul de încărcare I, poate fi 10-7 A; o rezistenta de scurgere la pamânt a tobei R, 1011 ; iar capacitatea sa C = 50 pF. Tensiunea maxima pe toba va fi:

Vmax = IR = 10 kV

şi energia maxima eliberata la descărcarea scânteii este:

Wmax = 1/2CV2max= 2,5 mJ

439

Figura 8 – Descărcări tip scânteie în practică

Figura 9 – Prevenirea descărcărilor tip scânteie prin măsuri de legare

la pământ a fiecărei părţi conductive

A – între recipientul metalic aşezat pe placa izolantă şi pamânt

B – între persoana care poartă încălţăminte izolantă şi pământ

C – între conducta metalică montată cu garnituri izolante şi pământ

D – între lichidul conductiv din recipientul de plastic şi pământ

Corona

Acest tip descărcare are loc în zonele ascuţite sau la marginile conductorilor, de exemplu suprafeţe cu o raza mica de curbura. Corona poate avea loc când un astfel de conductor este legat la pamânt şi miscat în directia unui obiect puternic încărcat sau daca i se măreşte foarte mult potenţialul conductorului.

Descărcarea are loc datorită faptului ca, câmpul electric în zona suprafeţelor ascuţite este foarte ridicat ( 3 MV/m). Deoarece câmpul situat mai departe de respectiva suprafaţa scade rapid zona de ionizare nu se întinde departe de acest câmp. Poate fi direcţionat către obiectul cu sarcina sau în

440

cazul unui conductor cu potenţial ridicat, poate fi direcţionat în direcţia opusa conductorului.

Descărcările de tip Corona sunt dificil de observat dar în situatia unei lumini difuze se poate observa o mica pâlpâire lânga respectivul punct. În afara acestei regiuni ionizate, ionii se pot împrastia, polaritatea lor fiind dependenta de directia câmpului.

Densitatea energetica din descărcare este mult mai mica comparativ cu cea de la descărcarea de tip scânteie şi de aceea descărcările de tip Corona nu prezint pericol de initiere de incendii.

Totuşi în unele situaţii, de exemplu, dacă se înregistrează o creştere a potenţialului conductorului ascuţit, efectul Corona se poate transforma într-o scânteie între respectivul conductor şi un alt obiect.

Figura 10 – Descărcare tip corona

Descărcări de tip perie

Aceste descărcări pot avea loc atunci când conductori rotunzi (opusi celor ascutiti) legati la reteaua de pamântare sunt deplasati catre obiecte încarcate cu sarcina,slab conducatoare, de exmplu, între degetul unei persoane şi o suprafaţa de plastic.

Aceste descărcări au o durata scurta,în conditii normale şi pot fi observate şi auzite. Spre deosebire de descărcările tip scânteie, aceste descărcări au tendinta de a implica doar o mica parte din sarcina asociata cu sistemul iar descărcarea nu leaga doua obiecte.

În ciuda acestui fapt, descărcările de tip perie pot aprinde gazele şi vaporii cei mai inflamabili. Nu exista nici o dovada totusi care să demonstreze ca pulberile, chiar şi cele mai sensibile, pot fi aprinse de descărcările de tip perie.

441

Figura 11 – Descărcare tip perie

Figura 12 – Descărcări tip perie în practică

Figura 13 – Prevenirea descărcărilor tip perie

A – de la granulele din rezervor

B – de la lichidul neconductiv încărcat

C – de la norul de praf încărcat

D – de la norul de furtună încărcat

442

Descărcările tip perie de propagare

Pentru acest tip de descărcare este necesar să existe o coala (un strat) de material de mare rezistivitate şi cu o rezistenta dielectrica mare cu cele doua suprafeţe puternic încarcate cu sarcina dar de polaritate opusa.

Descărcarea este initiata de o conectare electrica (scurtcircuit) între cele doua suprafeţe. De cele mai multe ori are o forma arborescenta stralucitoare şi este însotita de un zgomot puternic. Coala de material încarcata bipolar poate fi “libera în spatiu” sau, de cele mai multe ori, să aiba o suprafaţa cu un contact intim cu un material bun conducator (în mod normal legat la reteaua de pamântare).

Scurtcircuitul poate fi obtinut prin:

- strapungerea suprafeţei (mecanic sau cu un echipament electric);

- prin apropierea ambelor suprafeţe simultan de doi electrozi conectati electric;sau

- atunci când una din suprafeţe este legata la reţeaua de pamântare atingând cealaltă suprafaţa cu un conductor legat la reţeaua de pamântare.

Descărcarea aduna cea mai mare parte din sarcinile distribuite de pe suprafeţele slab conductoare şi le canalizează acolo unde are loc scurtcircuitul. Condiţiile necesare pentru acest tip de descărcare pot fi destul de dificil de îndeplinit, în special pentru cazul colilor groase.

În majoritatea situaţiilor o grosime mai mare de 8 mm este suficienta pentru a preveni descărcările de tip perie de propagare. Pentru colile mai subţiri de aceasta valoare, este necesara o densitate de sarcina de suprafaţa de cel putin 2,5 x 10 -4 C/m2.

O alta cerinţa este aceea ca tensiunea de rupere prin materialul izolator să fie mai mare de 4 kV. Aceasta înseamnă ca sarcina pe straturile de vopsea nu da naştere în mod normal la descărcări de tip perie de propagare.

NOTĂ: Trebuie avuta mare atenţie atunci când se utilizează criteriul de 4 kV. De exemplu straturile groase de materiale ţesute sau poroase pot rezista la tensiuni mai mari de 4 kV dar nu generează descărcări de tip perie de propagare daca nu au incorporat un strat de material etanş, de exemplu unul capabil să reziste la tensiuni mai mari de 4 kV.

Energia eliberata în cursul unor astfel de descărcări poate fi mare (1 J sau mai mare); depinde de zona, grosimea şi densitatea de sarcina de suprafaţa a colii încărcate. Descărcările pot provoca aprinderea gazelor explozive, a vaporilor sau a atmosferelor încărcate cu praf.

443

Figura 14 – Descărcare tip perie de propagare

A – conductă prevăzută pe interior cu o acoperire izolantă;B – filtru de praf prevăzut pe interior cu un strat de material izolant;C – recipient de depozitare din material izolant pentru materiale vrac;D – transportor care funcţionează la viteză ridicată

Figura 15 – Exemple din practică de descărcări perie de propagare

444

Descărcări de tip fulger

În principiu aceste descărcări au loc în interiorul norilor de praf sau de la norii de praf către pământ atunci când intensitatea câmpului este destul de ridicata datorita particulelor de sarcina. Astfel de descărcări de tip fulger au putut fi observate în norii de cenuşa în timpul erupţiei vulcanilor.

Aceste descărcări sunt în mod evident capabile să aprinda prafuri usor inflamabile, dar nu au fost niciodată observate în norii de praf ce iau nastere în timpul operaţiilor industriale.

Conform investigaţiilor experimentale este puţin probabil ca aceste descărcări să aibă loc în interiorul silozurilor cu un volum mai mic de 60 m3 sau în silozuri cu un diametru mai mic de trei metri indiferent de înălţime.

Aceste dimensiuni nu reprezintă în mod necesar limitele de maxime de securitate, aceste dimensiuni au la baza mărimea echipamentului utilizat în investigaţiile mai sus menţionate.

Este puţin probabil ca aceste descărcări să aibă loc în silozuri mai mari sau containere deoarece intensităţile câmpului rămân mai mici de 500 kV/m.

Descărcări de tip con

Atunci când silozurile sau containerele mari sunt umplute cu un praf puternic încărcat, slab conducător, se generează o zona de densitate mare de sarcina de spaţiu în interiorul grămezii de praf.

Acest lucru conduce la apariţia unor câmpuri electrice în partea superioara a grămezii. În aceasta situatie au fost observate descărcări importante (de forma radiala în cazul containerelor cilindrice) de-a lungul suprafeţei.

Conditiile necesare pentru acest tip de descărcare sunt foarte complexe; factorii cei mai importanţi sunt rezistivitatea prafului vrac, curentul de încarcare, volumul şi geometria prafului vrac şi mărimea particulei. S-a constat ca pot fi aprinse atmosferele cu gaze şi vapori inflamabili cât şi atmosferele încărcate cu praf combustibil sensibil.

Pe baza ultimelor rezultate obţinute energia medie eliberata în timpul unor astfel de descărcări depinde de diametrul silozului şi mărimea particulei ce formeaza grămada de praf. Pentru silozuri cu diametre cuprinse între 0,5 şi 3 m şi marimea granulelor de praf între 0,1 şi 3 mm energia eliberata de descărcările de tip con poate fi estimata cu următoarea formula:

W = 5,22 × D3,36 × d1,46

unde:W - limita superioara a energiei descărcării de tip con, în mJ;D - diametrul silozului bun conducator legat la reteaua de pamântare, în m;d - diametrul mediu al granulelor de praf ce formeaza conul, în mm.

Dupa cum rezulta din formula de mai sus descărcările tip con formate din prafurile grosiere au o energie mult mai mare comparativ cu cea generata

445

de prafurile fine. Astfel cea mai periculoasa situatie este atunci când granulele slab conducatoare sunt puse împreuna cu prafurile fine formând un nor de praf cu energie minimă de aprindere scăzută.

3. CERINŢE DE SECURITATE PENTRU REDUCEREA RISCURILOR DE APRINDERE A AMOSFERELOR POTENŢIAL EXPLOZIVE PRIN

DESCĂRCĂRI ELECTROSTATICE

Având în vedere considerentele teoretice privind formarea, acumularea şi descărcarea electricităţii statice, prezentate mai sus, se pot defini o serie de măsuri de protecţie care se pot aplica, după caz, pentru prevenirea pericolului de incendii şi/sau explozii după cum urmează:

legarea la pământ; utilizarea unor materiale adecvate; antistatizarea materialelor, îndeosebi a celor utilizate pentru

confecţionarea îmbrăcămintei de protecţie; alegerea formei constructive adecvate (suprafaţa, distanţa faţă

de elemente conductoare legate la pământ, grosimi materiale neconductive); evitarea frecărilor periculoase (limitarea vitezei de deplasare la

benzi sau a vitezei de curgere prin conducte); condiţii de mediu (umidităţi ridicate); utilizarea neutralizatoarelor de sarcini.

Asigurarea securităţii în industrie în locuri cu atmosferă potenţial explozivă presupune analizarea fiecărei situaţii în parte atât în ce priveşte potenţialele surse de electrizare cât şi probabilitatea prezenţei şi persistenţei atmosferei explozive şi stabilirea măsurilor de protecţie adecvate pentru reducerea riscului la un nivel acceptabil. În standardul SR EN 1127-1:2008 sunt date, la modul general, măsurile de protecţie contra pericolelor de aprindere cauzate de electricitatea statică în industrie după cum urmează:

Dacă s-au identificat pericolele cauzate de electricitatea statică, în funcţie de categorie, trebuie respectate următoarele prescripţii specifice pentru echipamente, sisteme protectoare şi componente:

Toate categoriile. Cea mai importantă măsură de protecţie este legarea tuturor părţilor conductive care s-ar putea încărca periculos şi legarea lor la pământ. Această măsură de protecţie însă nu este suficientă în prezenţa materialelor neconductive. În acest caz, trebuie evitate nivelurile periculoase de încărcare a părţilor şi materialelor neconductive, inclusiv solidele, lichidele şi prafurile. Aceste informaţii trebuie incluse în informaţiile de utilizare.

Categoria 1 - Trebuie eliminate descărcările incendive şi trebuie să se ţină seama de rarele disfuncţionări.

Categoria 2 - Să nu se producă descărcări incendive în timpul utilizării prevăzute a instalaţiilor, inclusiv întreţinerea şi curăţarea sau în timpul disfuncţionărilor care pot fi anticipate în mod normal.

Categoria 3 - De regulă, alte măsuri decât cele de legare la pământ sunt necesare doar dacă se produc frecvent descărcări incendive (de exemplu în cazul curelelor de transmisie inadecvat conductive).

446

3.1 Măsuri de protecţie împotriva electricităţii statice pentru aparatura destinată utilizării în zone de gaze, vapori şi/sau ceţuri inflamabile

Încă din faza de proiectare a instalaţiilor electrice, trebuie luate măsuri pentru a reduce efectele electricităţii statice la un nivel sigur, excepţie făcând cablurile electrice.

Riscul de scânteieri incendiare produse de materialele instalaţiilor nemetalice (de exemplu poduri de cablu acoperite cu plastic, plăci de montare din plastic, dispozitive de protecţie din plastic contra intemperiilor) trebuie controlate prin:

a) o selectare adecvată a materialului astfel încât rezistenţa de izolaţie a materialului să nu depăşească 1 G;

b) limitarea ariei suprafeţei părţilor nemetalice în conformitate cu specificaţiile din Tabelul 3. Aria suprafeţei se defineşte după cum urmează:

pentru materialele plane, aria expusă (încărcabilă); pentru obiectele neplane, aria trebuie să fie proiecţia

obiectului care dă valoarea maximă; pentru părţile individuale nemetalice, aria trebuie evaluată

independent, dacă acestea sunt separate de cadre conductoare legate la pământ.

Tabelul 3 – Limitări ale ariilor

Aria suprafeţei maxime, mm2

Nivelul de protecţie EPL

Subgrupa IIA

Subgrupa IIB

Subgrupa IIC

“Ga” 5000 2500 400„Gb” 10000 10000 2000„Gc” 10000 10000 2000

3.2 Măsuri de protecţie împotriva electricităţii statice pentru aparatura destinată utilizării în zone de praf

Echipamentele sau componentele acestora din material plastic trebuie astfel proiectate încât în condiţii normale de utilizare să se evite pericolul de aprindere datorită propagării descărcărilor tip perie. Acest lucru poate fi realizat prin utilizare de material plastic ce nu este acoperit de un material conductiv. Totuşi dacă materialul plastic este acoperit de un material conductiv, acesta trebuie să aibă una sau mai multe din următoarele caracteristici:

a) rezistenţa suprafeţei ≤ 109 testată în conformitate cu CEI 60079-0;

b) o tensiune de rupere ≤ 4kV (măsurată de-al lungul grosimii materialului izolator în conformitate cu metoda descrisă în CEI 60243-1);

c) o grosime ≥ 8 mm din izolaţia externă a părţilor metalice.

447

NOTĂ: Izolaţia externă de 8 mm sau mai mult pe părţile metalice, cum ar fi sondele de măsură sau componente similare poate face improbabilă apariţia de descărcări de propagere de tip perie. Atunci când se evaluează grosimea minimă a izolaţiei ce urmează să fie utilizată sau specificată este necesar să se permită prognozarea unui grad de uzură ce apare în timpul funcţionării normale.

d) limitarea sarcinii transferate utilizând metoda de încercare specificată de CEI 60079-0;

e) incapacitatea de stocare a unei sarcini periculoase prin măsurarea capacităţii atunci când se încearcă în conformitate cu metoda de încercare din CEI 60079-0.

Pentru a se preveni descărcările corona incendiare, grosimea straturilor sau a acoperirilor din materiale plastice (neconductive) solide, pe suprafeţe metalice legate la pământ (conductoare) şi care pot deveni încărcate, în cazul echipamentelor din grupa II G nu trebuie să depăşească 2 mm, pentru gaze şi vapori din grupa IIA şi IIB sau 0,2 mm, pentru gaze sau vapori din grupa IIC.

Nu este nevoie să se prevină descărcările corona şi de aceea, nu există nici o restricţie legată de grosimea straturilor sau a acoperirilor din materiale plastice neconductive pe suprafeţe metalice legate la pământ şi care pot deveni încărcate, în cazul echipamentelor din grupa II D destinate utilizării în atmosfere cu praf, cu potenţial de explozie, cu o energie de aprindere de peste 3 mJ (măsurată cu o descărcare capacitivă.

NOTĂ - Informaţii suplimentare legate de acest subiect sunt prezentate în raportul CENELEC R044-001 “Securitatea maşinilor – Indicaţii şi recomandări pentru evitarea pericolelor datorate electricităţii statice”.

Totuşi, dacă pericolul de aprindere nu poate fi evitat, în faza de proiectare a echipamentului, o etichetă de avertizare trebuie să indice măsurile de securitate care trebuie aplicate în funcţionare.

3.3 Măsuri de protecţie împotriva electricităţii statice pentru instalaţiile din ariile periculoase Ex

Prevenirea electricităţii statice în instalaţiile industriale comportă utilizarea unor echipamente tehnice şi materiale adecvate din punct de vedere al riscurilor generate de prezenţa sarcinilor electrostatice la care se adaugă aplicarea măsurilor şi principiile generale de protecţie.

Spre exemplu, una dintre măsurile generale de protecţie la care se face referire este legarea la pământ a rezervoarele metalice, structurile rezervoarelor şi orice alt obiect metalic izolat asociat fie intenţionat fie întâmplător în cazul operaţiilor de manipulare a lichidelor inflamabile.

În lipsa legării la pământ şi a izolării acestora faţă de pământ, datorită mecanismelor de încărcare, s-ar genera un potenţial electrostatic ridicat. De

448

aceea toate părţile conductive ale unui sistem de manipulare a lichidelor trebuie să fie legate corect la pământ.

Foarte important în acest caz este şi inspectarea rezervoarelor metalice pentru a se asigura că nu există obiecte metalice libere, de exemplu un bidon care să plutească în lichid (conductor izolat).

Limitarea generării sarcinilor în astfel de sisteme poate fi asigurată prin ţinerea sub control a parametrilor de proces relevanţi. Măsurile corespunzătoare de control în acest sens sunt următoarele.

1. Operaţii de umplere a rezervoarelor: limitarea vitezei de curgere în conducta de alimentare

a rezervorului prin limitarea debitului de pompare sau mărind diametrul conductei de alimentare;

asigurarea unui timp de rezidenţă suficient pentru relaxarea sarcinilor în aval de pompe şi filtre;

evitarea unei a doua faze imiscibile dispersate în lichid;

evitarea umplerii prin stropire, folosind orificii de intrare aflate la fundul rezervorului sau folosind o conductă de umplere care să ajungă aproape de fundul rezervorului.

2. Operaţii de amestecare sau agitare:

limitarea valorii energiei de intrare sau viteza de vârf a agitatorului;

evitarea dacă este posibil prezenţa unei a doua fază imiscibilă în lichid.

3. Operaţii de curăţare a rezervorului cu jeturi lichide: limitarea presiunii lichidului şi cantităţii de material

trecut prin maşinile de spălat; evitarea acumulării unei a doua faze imiscibile în

lichidul de spălare în special dacă lichidul de spălare se recirculează.

În situaţiile în care nu este posibilă evitarea unei atmosfere inflamabile, riscul de aprindere poate fi controlat prin limitarea acumulării sarcinilor. Pentru componente ale sistemului de manipulare acest lucru implică legarea conductorilor solizi la pământ şi dacă este necesar înlocuirea componentelor izolante ale sistemului cu componente disipative sau conductive.

Pentru lichidele propriu-zise, cea mai eficientă metodă de disipare a sarcinilor este de a creşte conductivitatea lichidului prin folosirea aditivilor disipativi (SDA) disponibili în comerţ. Dacă sunt adăugaţi la un lichid în concentraţii foarte mici, de ordinul a părţi/milion aceşti aditivi pot creşte imediat conductivitatea la nivele care previn acumularea periculoasă de sarcini.

Metode alternative de îmbunătăţire a disipării sarcinilor sunt de a înlocui un solvent izolant (conductivitate mică) cu unul mai conductiv (conductivitate mare sau medie) sau de a adăuga un solvent conductiv miscibil la unul izolant.

449

Cantitatea de solvent conductiv necesară depinde de lichidele implicate şi de nivelul de conductivitate necesar.

Curelele folosite pentru transmiterea acţionării sau benzile de transport materiale solide pot genera o cantitate considerabilă de sarcini şi pot deveni un pericol de aprindere datorită continuei separări a suprafeţelor de contact (în principal un ax de acţionare şi o bandă).

Cantitatea de sarcină dobândită depinde de materialul benzii transportoare ca şi de materialele axului de acţionare şi a rolelor şi creşte cu viteza şi tensiunea benzii şi cu lăţimea ariei de contact.

Sarcinile acumulate de bandă pot fi disipate în siguranţă numai spre pământ prin rolele conductive legate la pământ, dacă banda de transport este suficient de disipativă. Nu se poate aştepta ca o bandă conductivă sau disipativă să preia sarcinile acumulate de produsul izolant transportat.

Straturile de vaselină sau reziduuri de pe bandă pot creşte capacitatea de încărcare a benzii şi de asemenea rezistenţa sa, iar acest lucru poate creşte pericolul de încărcare. Trebuie acordată atenţie ca straturile de adezivi izolanţi folosiţi la lipirea benzilor să nu întrerupă calea conductivă.

În unele procese de manipulare a pulberilor nu se poate evita existenţa atât a unei atmosfere explozive cât şi a unei acumulări periculoase de sarcini. În această situaţie trebuie aplicate măsuri care să protejeze iniţierea exploziilor sau să le prevină.

Spre deosebire de situaţia lichidelor rareori este posibil controlul încărcării acumulărilor pe pulberi. De exemplu acumularea sarcinii în timpul transportului pneumatic este influenţată de mai mulţi parametri cum ar fi: dimensiunea particulei, debitul masei, viteza aerului, etc.

Vitezele de transport la pulberi spre deosebire de viteza de curgere la lichide nu pot fi limitate, adesea din motive tehnice. Totuşi, se pot face unele îmbunătăţiri prin schimbarea unui anumit proces sau prin selectarea altuia. De exemplu folosirea curgerii de densitate mare (semivrac) mai curând decât curgerea de densitate mică poate reduce acumularea sarcinilor pe pulberi neconductive.

Aerul atmosferic în mod normal este slab conducător de electricitate, indiferent de umiditatea lui relativă şi umezirea nu este eficientă ca mijloc de disipare a sarcinilor dintr-un nor de praf.

Totuşi, umiditatea relativă descreşte rezistivitatea de suprafaţă a multor pulberi şi măreşte viteza de descompunere a sarcinii pe pulberea în vrac în containerele metalice legate la pământ.

Conductivitatea electrică a gazului în care o pulbere este în suspensie poate să crească prin ionizarea produsă fie prin descărcări Corona de la conductoare terminate într-un vârf ascuţit, fie prin folosirea de surse radioactive.

Asemenea sisteme sunt folosite în mod ocazional pentru a preveni depunerea de praf pe suprafeţe, dar ele nu sunt folosite pe larg pentru eliminarea sarcinii de pe pulberi. Aceasta deoarece este dificil de asigurat ca ionizarea cerută să fie asigurată prin volume relativ mari de incinte (capsulări) de nori de praf.

450

De asemenea, sarcina totală care trebuie menţionată este adesea mai mare decât sarcina care poate fi livrată de un sistem de ionizare radioactivă.

Figura 16 – Exemple practice pentru prevenirea acumulării

sarcinilor

A – lichid neconductiv: creşterea conductivităţii prin adăugarea unui aditiv antistatic şi reducerea vitezei de curgereB – pe o suprafaţă de material solid izolant: neutralizarea sarcinii

Figura 17 – Prevenirea descărcărilor incendive în practică

A – turnarea unui lichid inflamabil într-un alt recipient metalic conectat electric şi legat la pământB – golirea unui material granular dintr-un recipient metalic, într-un alt container, conectate electric între ele şi cel din urmă legat la pământ

Figura 18 – Exemple de măsuri protective

Prevenirea dezvoltării unei concentraţii explozive

Figura 19 – Exemple de conectare electrică şi legare la pământ

451

A – ventilare; B – neutralizare C – măsuri de protecţie constructive (suprimarea exploziei)

452

BIBLIOGRAFIE

1. Directiva1999/92/CE a Parlamentului European şi Consiliului din 16 Dec 1999 privind cerinţele minime de îmbunătăţire a protecţiei sănătăţii şi securităţii muncitorilor aflaţi în potenţial risc de atmosferă explozivă

2. Non-binding Guide of Good Practice for implementing of the European Parliament and Council Directive 1999/92/EC on minimum requirements for improving the safety and health protection of workers potentially at risk from explosive atmospheres, European Commission, DG Employment and Social Affairs, Brussels, April 2003

3. Directiva 94/9/EC a Parlamentului European şi Consiliului din 23 martie 1994 privind evaluarea legilor statelor membre referitoare la echipamente şi sisteme protectoare destinate utilizării în atmosfere potenţial explozive

4. ATEX-Guidelines: Guidelines on the Application of Council Directive 94/9/EC of 23 March 1994 on the approximation of the laws of the Member States concerning equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres. European Commission, 1st Edition, 2000 + 2nd Edition 2005

5. HG 115 / 2004 privind stabilirea cerinţelor esenţiale de securitate ale echipamentelor individuale de protecţie si a condiţiilor pentru introducerea lor pe piaţă, publicată în Monitorul Oficial, Partea I nr. 166 din 26.02.2004 (Directiva Consiliului 89/686/CEE din 21 decembrie 1989 privind armonizarea legislaţiei statelor Membre referitoare la echipamentul individual de protecţie, amendată prin Directivele 93/68/CEE, 93/95/CEE şi 96/58/EC.);HG 809 / 2005 pentru modificarea Hotărârii Guvernului nr. 115/2004 privind stabilirea cerinţelor esenţiale de securitate ale echipamentelor individuale de protecţie şi a condiţiilor pentru introducerea lor pe piaţă

6. HG 752 / 2004 privind stabilirea condiţiilor pentru introducerea pe piaţă a echipamentelor şi sistemelor protectoare destinate utilizării în atmosfere potenţial explozive; HG 461 /2006 pentru modificarea Hotărârii Guvernului nr.752/2004 privind stabilirea condiţiilor pentru introducerea pe piaţă a echipamentelor şi sistemelor protectoare destinate utilizării în atmosfere potenţial explozive;

7. HG 1058/09.08.2006 privind cerinţele minime pentru îmbunătăţirea securităţii şi protecţiei sănătăţii lucrătorilor care pot fi expuşi unui potenţial risc datorat atmosferelor explozive;

8. SR EN 1127-1:2011 „Atmosfere explozive. Prevenirea şi protecţia la explozii. Partea 1. Concepte fundamentale şi metodologie”

9. SR EN 13463-1:2009 „Echipamente neelectrice pentru atmosfere potenţial explozive. partea 1: metodă şi cerinţe de bază”

453

10. SR EN 60079-0:2010 „Atmosfere explozive. Partea 0: Echipamente. Cerinţe generale”

11. SR EN ISO 20344:2004 „Echipament individual de protecţie. Metode de încercare pentru încălţăminte”

12. SR EN 61340-4-1:2004 „Electrostatică. Partea 4-1: Metode de încercare standardizate pentru aplicaţii specifice. Rezistenţa electrică a pardoselilor şi a straturior de acoperire”

13. SR EN 1149-1:2006 „Îmbrăcăminte de protecţie. Proprietăţi electrostatice. Partea 1. Metodă de încercare pentru măsurarea rezistivităţii de suprafaţă”

14. SR EN 1149-2:2003 „Îmbrăcăminte de protecţie. Proprietăţi electrostatice. Partea 2. Metodă de încercare pentru măsurarea rezistenţei electrice la traversarea materialelor (rezistenţă verticală)”

15. SR EN 1149-3:2004 „Îmbrăcăminte de protecţie. Proprietăţi electrostatice. Partea 3. Metodă de încercare pentru măsurarea capacităţii de disipare a sarcinilor”

16. SR EN 1149-5:2008 „Îmbrăcăminte de protecţie. Proprietăţi electrostatice. Partea 5. Cerinţe de performanţă pentru materiale şi cerinţe de proiectare”

17. SR EN 61340-2-1:2004 „Electrostatică. Partea 2-1: Metode de măsurare. Capabilitatea materialelor şi produselor de a disipa încărcările electrostatice”

18. BS 5958: Part 1:1991 „Cod of practice for Control of undesirabile static electricity. General considerations”

19. BS 5958: Part 2:1991 „Code of practice for Control of undesirabile static electricity. Part 2 . Recomandation for particular industrial situation”

20. Report CENELEC TC 44X Draft R004-001 - Februarie 1999 „Safety of machinery - Guidance and recommendations for the avoidance of hazards due to static electricity”

21. IEC TS 60079-32-1:2011 „Atmosfere explozive - Partea 32-1: Pericole electrostatice. Ghid” (CLC/TR 50404 June 2003 Electrostatics - Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity).

22. Ulrich von Pidoll „Determining the incendivity of electrostatic discharges without explosive gas mixtures, PTB Germany”.

454