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) p_V ≤ 10⁴ Ω m lub/i rezystywności powierzchniowej p_S ≤ 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 < p_V ≤ 10⁸ Ω m lub/i rezystywności powierzchniowej z zakresu 10⁷ Ω < p_S ≤ 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:

1. elektryzacja przez kontakt i rozdzielanie lub tarcie dwóch obiektów (materiałów), z których co najmniej jeden nie jest przewodnikiem,
2. elektryzacja przez indukcję - rozsunięcie ładunków elektrycznych na powierzchni obiektu przewodzącego, eksponowanego na pole elektrostatyczne,
3. elektryzacja przez przewodzenie – elektryzacja odizolowanego obiektu przewodzącego lub rozpraszającego przez zetknięcie z naelektryzowanym obiektem przewodzącym lub niezerową elektrodą źródła napięcia stałego,
4. 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:

1. 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.
2. wewnątrzzakładowy transport kołowy - wózki z napędem i bez z kołami/oponami z materiałów nieprzewodzących,
3. 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,
4. procesy związane z cieczami – przelewanie, nalewanie połączone z rozpryskiwaniem, atomizacja, transport rurociągami, mieszanie, filtrowanie, odwirowywanie, tankowanie,
5. procesy związane ze sprężonymi gazami – gwałtowne rozprężanie gazów prowadzące do zamarzania pary wodnej, dwutlenku węgla – powstałe kryształki lodu ulegają silnej elektryzacji przez tarcie,
6. 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),
7. niepoprawnie prowadzony proces neutralizacji ładunku elektrostatycznego neutralizatorami wysokonapięciowymi unipolarnymi.
8. 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:

1. 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,
2. nasypywanie materiałów sypkich do kontenerów elastycznych (tzw. ”big bagów”).
3. napełnianie zbiorników, kanistrów, bębnów itp., cieczami nieprzewodzącymi, zbiorników i kanistrów nieprzewodzących cieczami, niezależnie od ich przewodności,
4. transport taśmowy – narastająca w czasie silna elektryzacja taśm.