| Materiał uzupełniający Zagrożenia od elektryczności statycznej i ochrona przed nią | ||
|
Elektryczność statyczna jest to zespół zjawisk towarzyszących pojawieniu się niezrównoważonego ładunku elektrycznego na materiałach o małej przewodności elektrycznej (dielektrykach, materiałach izolacyjnych) lub na odizolowanych od ziemi obiektach przewodzących (np. ciele człowieka, elementach urządzeń, itp.). Ładunki te wytwarzają wokół siebie pole elektrostatyczne o natężeniu tym większym, im większa jest wartość ładunku wytwarzającego to pole. Elektryzowanie (elektryzacja) jest to wytwarzanie na danym ciele znajdującym się w polu elektrostatycznym nadmiaru ładunków elektrycznych jednego znaku. Występuje zwykle w warunkach zetknięcia czy zbliżenia i następującego po nim rozdzielenia dwóch nie naelektryzowanych ciał, przy czym mogą to być: ciała stałe, ciało stałe i ciecz, ciało stałe i gaz, ciecz i gaz bądź ciecze. Warunki takie zachodzą np. przy transporcie ciał (przesypywaniu, przepompowywaniu, a także przy ślizganiu, toczeniu, uderzaniu, rozdrabnianiu, przepływie), jak również ich mieszaniu. Możliwe też jest przy zmianach stanu skupienia, przy ich jonizacji, przy oddziaływaniu indukcyjnym czy mechanicznym powodującym efekt piezoelektryczny, jak i w różnych procesach elektrochemicznych. Elektryzowanie może być ciągłe lub dorywcze (okresowe). Przy dużych wartościach natężenia pola elektrycznego, jeżeli naładowany układ znajdzie się w pobliżu uziemionego przedmiotu, może dojść do wyładowania elektrostatycznego niezupełnego - ulotowego lub snopiastego, oraz zupełnego - iskrowego. Wyładowania ulotowe i snopiaste powstają w warunkach silnie niejednostajnego pola elektrycznego. Dalsze zwiększanie przestrzeni, w której występuje natężenie pola o wartości krytycznej, prowadzi do powstania wyładowania iskrowego. Wyróżnia się następujące wyładowania elektrostatyczne: międzyelektrodowe, elektroda - dielektryk, bezelektrodowe, piorunopodobne. Każde z tych wyładowań może występować jako niezupełne i zupełne. Wyładowania międzyelektrodowe występują najczęściej pomiędzy odizolowanym a uziemionym elementem metalowym. Wyładowania elektroda - dielektryk są to wyładowania inicjowane pomiędzy naelektryzowanym obiektem z materiału dielektrycznego a zbliżoną do niego uziemioną elektrodą. Wyładowania bezelektrodowe występują pomiędzy dwoma obiektami z materiałów dielektrycznych w warunkach ich rozdzielania, przy rozdrabnianiu, itp. Wyładowania tego rodzaju powstają np. podczas: odwijania folii z bębna, ślizgania taśm przenośników po wałkach z materiałów dielektrycznych, strzepywania filtrów workowych itp. Wyładowania piorunopodobne są to wyładowania iskrowe, charakteryzujące się znaczną długością kanału iskrowego, inicjowane przez duże chmury naelektryzowanego pyłu. Zagrożenia elektrycznością statyczną są spowodowane bezpośrednim oddziaływaniem pola elektrycznego wytwarzanego przez naelektryzowane obiekty lub oddziaływaniem wyładowań elektrostatycznych. Wyróżnia się trzy rodzaje zagrożeń:
mogą powstawać na ludziach drogą kontaktową w czasie chodzenia, zdejmowania odzieży albo wykonywania czynności domowych lub zawodowych. Elektryzacja ludzi może również nastąpić przez indukcję. Ciało człowieka może gromadzić ładunki elektryczne, jeśli jest odpowiednio odizolowane od ziemi, np. przez nieprzewodzące obuwie lub podłogę. Energia związana z naładowaniem elektrostatycznym człowieka wynosi od kilku do kilkudziesięciu mJ. Oddziaływanie elektryczności statycznej na ludzi jest następujące:
Wyładowania elektryczności statycznej prowadzą też do trwałych uszkodzeń elementów półprzewodnikowych. Może je powodować sam człowiek, kiedy jest naładowany i dotyka tych elementów, np. w trakcie procesu produkcji czy przy montażu.. Zagrożenia wywołane elektryzowaniem się ciał stałych w postaci zwartej występują w wielu procesach przemysłowych, np. takich jak: przewijanie, walcowanie, kalandrowanie, powlekanie oraz przy przenoszeniu napędu przez paski klinowe i pasy transmisyjne, tarciu odzieży, toczeniu się kół pojazdów, itp. Elektryzowanie się cieczy następuje podczas takich operacji, jak: przepływ przez rurociągi, napełnianie i opróżnianie zbiorników - w szczególności połączone z rozbryzgiwaniem, falowanie cieczy w zbiorniku będącym w ruchu, rozpylanie, mieszanie, filtrowanie, itp. Natężenie prądu elektryzacji wzrasta ze wzrostem prędkości przepływu średnicy rurociągu oraz stopnia szorstkości powierzchni wewnętrznej. Gazy, pary lub ich mieszaniny elektryzują się tylko wtedy, kiedy znajdują się w nich zanieczyszczenia w postaci cząstek ciał stałych i/lub ciekłych, takie jak: rdza, pył, kropelki wody, skroplony gaz, mgła itp. Elektryzowanie następuje w wyniku kontaktowania się tych cząstek ze sobą, ze ściankami naczynia, przewodu, itp., bądź rozrywania kropelek. Strumień naelektryzowanego gazu może również indukować ładunek na elementach przewodzących. W przypadkach, gdy wskutek naelektryzowania gazu może wystąpić zagrożenie, należy przede wszystkim uziemić wszystkie przewodzące elementy, które mogą znaleźć się na drodze strumienia gazu, oraz zapewnić ekwipotencjalizację (wyrównanie potencjałów) pomiędzy nimi. ¦rodki ochrony przed elektrycznością statyczną powinny eliminować możliwość elektryzacji obiektów lub, jeżeli to niemożliwe, zapewniać bezpieczne odprowadzanie ładunków elektrycznych. W celu odprowadzania ładunków elektryczności statycznej z metalowych i przewodzących części i urządzeń stosuje się uziemienia i połączenia wyrównawcze. Uziemianie powinno zapewnić spływ ładunków bez wystąpienia zagrożenia wybuchowego lub pożarowego. Czasem zdarza się, że uziemienie nie spełnia roli odprowadzania ładunków elektrostatycznych do ziemi, np. jeżeli spływ ładunków występuje tylko z warstwy cieczy przylegającej do ścianek zbiornika. Antystatyzacja polega na zmianie właściwości materiałów i substancji w celu zmniejszenia ich elektryzacji i gromadzenia się ładunków. Wprowadzenie do danej substancji odpowiedniej domieszki (tzw. antystatyka) lub naniesienie antystatyka na powierzchnię materiału (wykładziny antyelektrostatyczne) powoduje zwiększenie skrośnej lub powierzchniowej przewodności elektrycznej. Preparacja antystatyczna objętościowa jest stosowana zwykle do cieczy, ma również zastosowanie do materiałów sypkich oraz tworzyw stałych. Przy produkcji, przetwórstwie i stosowaniu nieprzewodzących materiałów stałych oraz folii, płyt, itp. stosuje się preparację antystatyczną powierzchniową. Powszechnie stosowana jest antystatyzacja tkanin i odzieży. Antystatyzację trwałą tkanin uzyskuje się przez odpowiedni dobór struktury włókien mieszanin tworzyw sztucznych z bawełną lub lnem. Antystatyzację okresową otrzymuje się przez preparację powierzchniową włókien w procesie produkcji. Po kilkunastu praniach (co najmniej 10) właściwości antystatyczne okresowe zanikają i tkaniny podlegają znowu elektryzacji. Powszechna jest również antystatyzacja doraźna, uzyskiwana przez płukanie tkanin i odzieży. Zwiększanie wilgotności powietrza jest skutecznym środkiem ochrony przed gromadzeniem się ładunków elektrostatycznych tylko na tych materiałach, które wykazują właściwości powierzchniowego adsorbowania wody. Dla materiałów niehigroskopijnych, np. większości typowych tworzyw sztucznych, ten środek ochrony jest nieskuteczny. Zwiększenie wilgotności względnej powietrza (co najmniej do 70%) dokonuje się poprzez nawilżanie pomieszczeń lub stanowisk produkcyjnych (nawilżanie miejscowe). Neutralizatory ładunku służą do eliminacji ładunków elektrostatycznych występujących na powierzchniach płaskich lub walcowych, pasów napędowych itp. poprzez ich neutralizację zjonizowanym powietrzem. Neutralizatory ładunku mogą działać w sposób bezpośredni, wytwarzając jony w bezpośredniej bliskości deelektryzowanej powierzchni, lub z wymuszonym nadmuchem zjonizowanego powietrza. Ekranowanie elektrostatyczne polega na umieszczaniu uziemionej siatki metalowej na powierzchniach izolacyjnych w celu zmniejszenia natężenia pola elektrycznego na stanowisku pracy. Zmiany procesów technologicznych umożliwiające eliminację zagrożeń to:
| ||
Pełny program kursu