ŹRÓDŁA EKSPOZYCJI W ŚRODOWISKU PRACY I ŻYCIA
Źródła zagrożeń elektrostatycznych w środowisku pracy
Zagrożenia elektrostatyczne wynikają z możliwości wystąpienia wyładowań elektrostatycznych. Wyładowanie jest bardzo prawdopodobne, gdy natężenie pola elektrostatycznego lokalnie przekracza wartość 3 MV/m. Źródłem pola elektrostatycznego jest ładunek elektrostatyczny skumulowany na powierzchni materiału nieprzewodzącego lub odizolowanego przewodnika (w tym ciała człowieka).
Obiektem przewodzącym w sensie ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi jest obiekt (materiał) stały lub ciekły o rezystywności (rezystywności skrośnej) pV ≤ 104 Ω m lub/i rezystywności powierzchniowej pS ≤ 107 Ω. Na powierzchni obiektu przewodzącego uziemionego lub stykającego się z innym obiektem uziemionym nie ma praktycznie możliwości gromadzenia ani zachowania ładunku elektrostatycznego.
Obiektem (materiałem) częściowo przewodzącym (zwanym też rozpraszającym) jest obiekt (materiał) o rezystywności skrośnej z zakresu 104 Ω m < pV ≤ 108 Ω m lub/i rezystywności powierzchniowej z zakresu 107 Ω < pS ≤ 1010 Ω. Ładunek elektrostatyczny na powierzchni materiału (obiektu) rozpraszającego stykającego się z uziemionym obiektem przewodzącym, może pozostawać tylko przez mały czas do 1 ms, co uniemożliwia zgromadzenie ładunku o wartości wystarczającej do wywołania wyładowania elektrostatycznego.
Obiektem (materiałem) nieprzewodzącym jest obiekt (materiał) o wartości rezystywności skrośnej i/lub powierzchniowej większej od podanych powyżej.
Obiektem przewodzącym odizolowanym od ziemi jest obiekt przewodzący, którego wartość rezystancji do ziemi (tzw. rezystancja upływu) przekracza wartość 106 Ω .
Obiekty przewodzące i rozpraszające uziemione nie mogą być źródłem pola elektrostatycznego.
Jednak wyładowanie elektrostatyczne może nastąpić między obiektem naelektryzowanym, a obiektem przewodzącym, zwłaszcza uziemionym, który staje się wtedy jedną z elektrod. Źródłem pola ES jest wtedy obiekt naelektryzowany.
Podstawowe mechanizmy elektryzacji, odpowiedzialne za zagrożenia elektrostatyczne:
- elektryzacja przez kontakt i rozdzielanie lub tarcie dwóch obiektów (materiałów), z których co najmniej jeden nie jest przewodnikiem,
- elektryzacja przez indukcję - rozsunięcie ładunków elektrycznych na powierzchni obiektu przewodzącego, eksponowanego na pole elektrostatyczne,
- elektryzacja przez przewodzenie – elektryzacja odizolowanego obiektu przewodzącego lub rozpraszającego przez zetknięcie z naelektryzowanym obiektem przewodzącym lub niezerową elektrodą źródła napięcia stałego,
- rozdrabniane materiałów stałych i ciekłych prowadzi do ich silnej elektryzacji (główny mechanizm to tarcie, w pewnym stopniu także efekt piezoelektryczny w przypadku minerałów).
Inne mechanizmy mają mniejsze znaczenie w powstawaniu zagrożeń elektrostatycznych.
Procesy technologiczne i czynności prowadzące do nadmiernej elektryzacji i w przypadku wystąpienia atmosfer wybuchowych stwarzające niebezpieczeństwo zapłonu i wybuchu:
- ruch i zachowanie pracownika – chodzenie po nieprzewodzącej posadzce, siedzenie i wstawanie z siedzisk pokrytych syntetyczną tapicerka (np. siedzenia samochodowe), zdejmowanie i zakładanie odzieży, noszenie odzieży i obuwia wykonanych z materiałów syntetycznych, tarcie o elementy wyposażenia.
- wewnątrzzakładowy transport kołowy - wózki z napędem i bez z kołami/oponami z materiałów nieprzewodzących,
- procesy technologiczne związane z materiałami sypkimi – kruszenie, rozdrabnianie, mielenie, przesiewanie, mieszanie, przesypywanie – także z toreb i worków o pojemności kilkunastu litrów i większych, transport pneumatyczny i zsypywanie grawitacyjne, transport ślimakowy i transport taśmociągiem (elektryzacja w momencie odrywania się materiału od taśmy), napełnianiem kontenerów i silosów, tarcie i uderzanie przemieszczającego się materiału sypkiego z przedmiotami i pokryciami nieprzewodzącym,
- procesy związane z cieczami – przelewanie, nalewanie połączone z rozpryskiwaniem, atomizacja, transport rurociągami, mieszanie, filtrowanie, odwirowywanie, tankowanie,
- procesy związane ze sprężonymi gazami – gwałtowne rozprężanie gazów prowadzące do zamarzania pary wodnej, dwutlenku węgla – powstałe kryształki lodu ulegają silnej elektryzacji przez tarcie, także porywanie w rurach cząsteczek zanieczyszczeń, rdzy itp., które elektryzują się i mogą spowodować wyładowania niebezpieczne, gdy rozprężającym się gazem jest gaz palny,
- inne procesy technologiczne związane z przetwarzaniem i wytwarzaniem dużych powierzchni folii syntetycznych, papieru, gumy, tkanin, transport taśmociągami, powoduje silną elektryzację taśmy (w krańcowych przypadkach grozi wyładowaniem szopiastym rozprzestrzeniającym się),
- niepoprawnie prowadzony proces neutralizacji ładunku elektrostatycznego neutralizatorami wysokonapięciowymi unipolarnymi.
- transport materiałów sypkich lub ciekłych rurociągami z materiałów nieprzewodzących jest szczególnie niebezpieczny, gdyż grozi wyładowaniami snopiastymi rozprzestrzeniającymi się.
Procesami prowadzącymi do gwałtownego wzrostu gęstości ładunku są:
- nasypywanie materiałów sypkich nieprzewodzących (np. granulatu, płatków i proszków z tworzyw sztucznych, cukru, maki, węgla, siarki, itp.) do zbiorników, kontenerów, silosów. W przypadku gdy ich powierzchnie wewnętrzne pokryte są warstwą izolacyjną lub przypadkowo przylegającą folią syntetyczną, może dochodzić do bardzo niebezpiecznych wyładowań snopiastych rozprzestrzeniających,
- nasypywanie materiałów sypkich do kontenerów elastycznych (tzw. ”big bagów”),
- napełnianie zbiorników, kanistrów, bębnów itp., cieczami nieprzewodzącymi, zbiorników i kanistrów nieprzewodzących cieczami, niezależnie od ich przewodności,
- transport taśmowy – narastająca w czasie silna elektryzacja taśm,
- gwałtowny wyrzut gazu w przewodach zrzutowych, których znajduje się pył, rdza (nawet w ilościach rzędu pojedynczych gramów.