ELECTRICITATEA STATICĂ

Dr.ing. Mihaela PărăianIng. Florin Adrian Păun Ing. Muntean Florina

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, .... 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 utilizarării 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 înrucât exploziile pot duce la imense pagube materiale şi la pierderi de vieţi omeneşti.

2. FORMAREA, ACUMULAREA ŞI DESCĂRCAREA SARCINILOR ELECTRICE

Mecanisme de electrizare:- electrizarea prin contact ; - prin influenţă (inducţie).

301

Valoarea potenţialului conductorului izolat este dată de relaţia:

V = I R (1 — e-I/R)unde: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 RFrecarea, 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.

Fig 3 Exemple de electrizare

302

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.

TIPURI DE DESCĂRCĂRI ELECTROSTATICE

Sarcina acumulată pe un solid sau pe un lichid creează pericol doar daca aceasta este transmisa pe un alt corp sau catre pamânt. Aceste descărcări variaza mult ca tip şi grad potential de iniţiere.

Scânteile

O scânteie reprezinta 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 depaseste puterea electrica a atmosferei. Diferenta de potential dintre conductori necesara pentru a produce declansarea depinde atât de forma cât şi de distanta dintre conductori. De exemplu, intensitatea câmpului de descărcare necesara pentru suprafete plane sau cu raza mare de cel putin 10 mm fiecare este de cca. 3 MVm -1 pentru cazul aerului normal şi creste odata cu descresterea distantei dintre ele.

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

W = QV = 1/2CV2 unde:

W este energia disipata, în jouli; Q este cantitatea de sarcina a conductorului, în coulombi;

V este potentialul, 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 pamânt. Valorile tipice pentru capacitatile conductorilor sunt date în tabelul 1.

Tabelul 1:Valorile capacitatilor pentru conductori tipici

Obiect Capacitate pF*

Elemente metalice mici (recipiente, mufe) 10 – 20Containere mici (recipiente,tamburi de 50l) 10 – 100Containere de marime medie (de la 250l la 500l) 50 – 300Elemente de importanta mare dintr-o uzina(vase de reactie) aflate în vecinatatea unei retele de pamântare

100 – 1000

Corpul uman 100 – 300

303

* 1 pF = 1x10-12 FExemplu de calcul a energiei de descărcare a scânteii:

O toba metalica nelegata la reteaua de pamântare este umpluta cu praf de la o unitate de mărunţit. Într-o astfel de situaţie; curentul de încarcare 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

si energia maxima eliberata la descărcarea scânteii este:

Wmax = 1/2CV2max= 2,5 mJ

CoronaAcest tip descărcare are loc în zonele ascutite sau la marginile conductorilor, de

exmplu suprafete 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 încarcat sau daca i se mareste foarte mult potentialul conductorului. Descărcarea are loc datorita faptului ca, câmpul electric în zona suprafetelor ascutite este foarte ridicat ( 3 MV/m). Deoarece câmpul situat mai departe de respectiva suprafata scade rapid zona de ionizare nu se întinde departe de acest câmp. Poate fi directionat catre obiectul cu sarcina sau , în cazul unui conductor cu potential ridicat, poate fi directionat în directia 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. Totusi în unele situatii, de exemplu, daca se înregistreaza o crestere a potentialului conductorului ascutit, efectul Corona se poate transforma într-o scânteie între respectivul conductor şi un alt obiect.

Descărcări de tip perieAceste 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 suprafata 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.

Descărcările tip perie de propagarePentru 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 suprafete puternic încarcate cu sarcina dar de polaritate opusa.

Descărcarea este initiata de o conectare electrica (scurtcircuit) între cele doua suprafete. 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

304

cele mai multe ori, să aiba o suprafata cu un contact intim cu un material bun conducator (în mod normal legat la reteaua de pamântare).

Scurtcircuitul poate fi obtinut prin:- strapungerea suprafetei (mecanic sau cu un echipament electric);- prin apropierea ambelor suprafete simultan de doi electrozi conectati electric;sau - atunci când una din suprafete este legata la reteaua de pamântare atingând

cealalta suprafata cu un conductor legat la reteaua de pamântare.Descărcarea aduna cea mai mare parte din sarcinile distribuite de pe suprafetele

slab conducatoare şi la canalizeaza acolo unde are loc scurtcircuitul. Conditiile necesdare pentru acest tip de descărcare pot fi destul de dificil de îndeplinit, în special pentru cazul colilor groase.

În majoritatea situatiilor o grosime mai mare de 8 mm este suficienta pentru a preveni descărcările de tip perie de propagare. Pentru colile mai subtiri de aceasta valoare, este necesara o densitate de sarcina de suprafata de cel putin 2,5x10-4 C/m2.

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

NOTĂ: Trebuie avuta mare atentie atunci când se utilizeaza criteriul de 4 kV. De exemplu straturile groase de materiale tesute sau poroase pot rezista la tensiuni mai mari de 4 kV dar nu genereaza descărcări de tip perie de propagare daca nu au incorporat un strat de material etans, 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 suprafata a colii încarcate. Descărcările pot provoca aprinderea gazelor explozive, a vaporilor sau a atmosferelor încarcate cu praf.

Descărcări de tip fulgerÎn principiu aceste descărcări au loc în interiorul norilor de praf sau de la norii de

praf catre pamânt 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 cenusa în timpul eruptiei vulcanilor. Aceste descărcări sunt în mod evident capabile să aprinda prafuri usor inflamabile, dar nu au fost niociodata observate în norii de praf ce iau nastere în timpul operatiilor industriale.

Conform investigatiilor experimentale este putin propabil ca aceste descărcări să aiba 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 înaltime. Aceste dimensiuni nu reprezinta în mod necesar limitele de maxime de securitate, aceste dimensiuni au la baza marimea echipamentului utilzat în investigatiile mai sus mentionate.

Este putin probabil ca aceste descărcări să aiba loc în silozuri mai mari sau containere deoarece intensitatile câmpului ramân mai mici de 500 kV/m.

Descărcările de tip conAtunci când silozurile sau containerele mari sunt umplute cu un praf puternic

încarcat, slab conducator, se genereaza o zona de densitate mare de sarcina de spatiu în interiorul gramezii de praf.

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

305

Conditiile necesare pentru acest tip de descărcare sunt foarte complexe; factorii cei mai importanti sunt rezistivitatea prafului vrac, curentul de încarcare, volumul şi geometria prafului vrac şi marimea 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 obtinute energia medie eliberata în timpul unor astfel de descărcări depinde de diametrul silozului şi marimea particulei ce formeaza gramada 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 urmatoarea 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 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

Avănd 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 peicolului de incendii sau eplozii după cum urmează:

- legarea la pământ;- utilizarea unor materiale adecvate ; - antistatizarea materialelor;- 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);- folosirea neutralizatoarelor de sarciniO soluţie evidentă pentru prevenirea electricităţii statice periculoase este

conectarea electrică la pământ a tuturor echipamentelor aflate în atmosfere potenţial explozive inclusiv a persoanelor, dar aceasta nu poate fi realizată pentru anumite obiecte de natură izolantă.

Caracterizarea acestor materiale pe baza unor parametrii / încercări specifice, însă, reprezintă o problemă dificilă chiar în condiţiile actuale de cunoaştere tehnico ştiinţifică, nefiind clarificată până în perezent. Mai mute organisme de standardizare internaţională au avut şi încă mai au în lucru proiecte sau activităţi de dezvoltare a standardelor în acest domeniu, inclusiv IEC (...), CENELEC ( TC 31, TC 44, CT 77) şi ISO TC 22/SC2.

306

Întrucât aceste comitete tehnice de standardizare abordează subiectul prin prisma unor categorii de produse/riscuri diferite, standardele şi proiectele de standarde elaborate până în prezent nu sunt armonizate între ele.

Oricum, un consens în ansamblul problematicilor abordate în diverse CT privind electricitatea statică peiculosă este dificil de realizat, cu atât mai mult cu cât nici în cadrul aceluiaşi CT nu se poate ajunge la un acord - ceea ce face ca unele proiecte de standarde să nu potă fi definitivate de ani de zile.

Cel mai concludent exemplu îl constituie standadul privind riscul de aprindere şi de şoc electric generat de electricitatea statică care a avut următoarea evoluţie:

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

prEN xxxxx August 2002 CENELEC TC 31(sec)388 Electrostatics. Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity

CLC/TR 50404 June 2003 Electrostatics - Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity

Mai avansate sunt lucrările de standardizare din cadrul CT 101 care s-au concretizat în finalizarea mai multor standarde din seria IEC 61340.

Principalul criteriu de caracterizare a materialelor din punct de vedere electrostatic este acela al conductivităţii electrice. Astfel, conform CLC/TR 50404, pentru caracterizarea materialelor din punct de vedere electrostatic se folosesc mai multe adjective, după cum urmează:

Conductiv: Un adjectiv care descrie un material incapabil să reţină o sarcină eletrostatică semnificativă când este în contact cu pământul şi având o rezistivitate de volum 104 m (pentru anumite piese există definiţii speciale; de exemplu: furtun conductiv).

Disipativ (disipativ electrostatic): Un adjectiv care descrie un material incapabil să reţină o cantitate semnificativă de sarcini electrostatice atunci când este în contact cu pământul . Aceste materiale au :

V mai mare de104 m dar mai mică sau

egală cu 109 msau

S mai mică de 1010 (sau RS < 109 ) măsurată la temperatura ambiantă şi 50% umiditate relativă.

Neconductor: Un adjectiv care descrie un material cu V > 109 m, măsurată la temperatura ambiantă şi 50% umiditate relativă. (multe materiale, de exemplu, au V mult mai mari decât această valoare).

Antistatic (opus): Un adjectiv folosit în mod obişnuit ca sinonim pentru conductiv sau disipativ, care descrie un material care este incapabil să reţină o sarcină electrostatică semnificativă când este în contact cu pământul. În acest context cuvântul este folosit în mod obişnuit să descrie un tip de încălţăminte şi aditivi antistatici (ASA) pentru folosire cu lichizi.

Un alt criteriu de caracterizare a materialelor din punct de vedere electrostatic este acela al capabilităţii materialelor şi produselor de a disipa încărcările electrostatice. Documentul 101/146/NWIP privind proiectul de standard IEC 61340-2-1 prezintă următoarea clasificare a materialelor:

Material conductiv: material cu o mare mobilitate a sarcinilor astfel încât potenţialul de pe suprafaţă este reţinut numai pe o perioadă scurtă de timp

Notă: timpul de descărcare a sarcinii al materialelor conductive este în general mai mic de 0,05 s.

307

Material disipativ : material care permite sarcinilor să se deplaseze pe suprafaţa sa şi/sau în volumul său într-un timp care este scurt comparativ cu scara de timp a activităţilor ce creează sarcina sau cu timpul în care sarcina va deveni eficace sau va provoca o problemă electrostatică.

Notă: Pentru evitarea generală a riscurilor şi problemelor în operaţii ce implică activităţi manuale, timpul de descărcare de la potenţialul de suprafaţă iniţial de vârf până la 1/e din acesta trebuie să fie mai mic de 0,25 s. Pentru a evita riscul de scântei incendive, timpul de descărcare trebuie să fie mai mare de 0,01 s.

Material izolant : material cu o mobilitate foarte scăzută a sarcinilor astfel încât sarcina de pe suprafaţă este reţinută acolo o perioadă lungă de timp.

Nota: Timpul de descărcare al materialelor izolante este în general mai mare de 10s.

Timpul de descărcare a sarcinii se defineşte ca fiind durata de timp în care tensiunea iniţială de vârf (100%) creată de sarcina aplicată pe suprafaţă ajunge la o valoare finală fixată, fracţionară din aceasta.

Nota: Timpuri de descărcare a sarcinii convenabile pentru a face comparaţie între materiale sunt : timpul de descărcare de la tensiunea de suprafaţă iniţială de vârf la 1/e din aceasta (e reprezintă baza logaritmului natural 2,7183) şi timpul de descărcare la valoarea de 10% din aceasta. Datorită faptului că rata de descărcare poate varia considerabil în timpul descărcării, este foarte util să se înregistreze forma variaţiei tensiunii de suprafaţă funcţie de timp.

Asigurarea securităţii în industrie în locuri cu atmosferă potenţial explozvă presupune analizarea fiecărei situaţii în parte atât în ce priveşte potenţialele surse de electrizare căt şi probabilitatea prezenţei şi persistenţei atmosferei explozive şi stabilirea măsurilor de protecţie adecvate pentru reducerea riscului la un nivel acceptabil. În SR EN 1127-1 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 ex. în cazul curelelor de transmisie inadecvat conductive).

Pentru anumite tipuri de echipamente, sisteme protectoare şi componente sau echipamente individuale de protecţie destinate utilizării în atmosfere potenţial explozive s-au elaborat standarde specifice în care se dau cerinţele constructive corespunzător utilizării destinate.

308

CERINŢE DE SECURITATE ÎMPOTRIVA ELECTRICITĂŢII STATICE PERICULOASE PENTRU ÎMBRĂCĂMINTEA PENTRU ATMOSFERE POTENŢIAL EXPLOZIVE.

[pr EN 1149-5:2005]

Cerinţele şi metodele de încercare pentru îmbrăcămintea de protecţie disipatoare de electricitate statică pentru a evita scânteile ce pot provoca o aprindere sunt următoarele:

Cerinţe pentru material

Materialele disipative din punct de vedere electrostatic trebuie să răspundă la cel puţin una din următoarele cerinţe:

- t50% < 4s sau S > 0,2 atunci când materialul este încercat cu cea de a doua metodă (încărcare prin inducţie) precizată în SR EN 1149-3, unde t50% reprezintă timpul de înjumătăţire a sarcinii iar S coeficient de protecţie;

- rezistenţa de suprafaţă să fie ≤ 2,5 x 109 Ω pe cel puţin una dintre suprafeţe, atunci când materialul este încercat în conformitate cu SR EN 11491-1.

Pentru materiale care conţin fire conductoare în formă de grilă distanţa dintre acestea trebuie să nu fie mai mare de 10 mm în orice direcţie.

Cerinţe de concepţieO îmbrăcăminte de protecţie disipatoare de electricitate statică, trebuie să permită

acoperirea în permanenţă a tuturor materialelor necorespunzătoare în timpul utilizării normale (inclusiv în timpul aplecării şi mişcării corpului).

Dacă o astfel de îmbrăcăminte este realizată din straturi multiple, unul dintre acestea fiind de exemplu un material izolant, etc., atunci materialul cel mai din afară trebuie să satisfacă cerinţele pentru material amintite anterior.

De asemenea o îmbrăcăminte de protecţie disipatoare de electricitate statică care urmează să fie folosită trebuie să corespundă conformaţiei corpului utilizatorului în conformitate cu SR EN 340 astfel încât să permită mişcarea corpului cu toate închiderile prevăzute conform instrucţiunilor producătorului.

Ataşamentele din materiale neconductive cum ar fi etichete, benzi reflectorizante, etc. esenţiale din punct de vedere al securităţii sunt permise cu condiţia ca acestea să rămână în permanenţă fixate (ataşate) astfel încât să se evite separările importante dintre ataşamente şi echipamentul individual de protecţie.

Părţile conductive (fermoare, butoni de fixare, nasturi) sunt permise cu condiţia ca acestea să fie acoperite în mod corespunzător de către materialul exterior atunci când îmbrăcămintea este purtată în atmosfere inflamabile sau explozive.

CERINŢE DE SECURITATE ÎMPOTRIVA ELECTRICITĂŢII STATICE PERICULOASE PENTRU APARATURĂ ELECTRICĂ PENTRU ATMOSFERE POTENŢIAL EXPLOZIVE.

[SR EN 60079-0:2007]

Evitarea formării sarcinilor electrostaticeAparatura electrică trebuie astfel proiectată încât în condiţii normale de utilizare,

întreţinere şi curăţire, pericolul de aprindere datorat sarcinilor electrostatice trebuie evitat. Această cerinţă trebuie satisfăcută prin una din următoarele măsuri:

309

a) prin alegerea corespunzătoare a materialului, astfel încât rezistenţa de suprafaţă a carcasei, măsurată în conformitate cu 26.13, să nu depăşească 1 GΩ la (23 ± 2)°C şi (50 ± 5)% umiditate relativă; sau

b) prin limitarea ariei suprafeţei părţilor nemetalice ale carcasei aşa cum este prezentat în tabelul de mai jos.

Aria suprafeţei se defineşte după cum urmează:• pentru materiale plane, aria trebuie să fie suprafaţa expusă (încărcabilă);• pentru obiecte cu suprafeţe curbe, aria trebuie să fie reprezentată de proiecţia

obiectului care furnizează suprafaţa maximă;• pentru părţi individuale nemetalice, aria trebuie evaluată independent dacă ele

sunt separate prin rame conductoare legate la pământ; sauNOTA - Valorile ariei suprafeţei pot fi crescute cu factorul patru, dacă aria expusă a

materialului nemetalic este înconjurată de rame conductoare legate la pământ.

Tabelul – Limitările suprafeţelor

Aria maximă a suprafeţei mm2

Aparatura din Grupa I

Aparatura din Grupa IZona

(asa cum este definită în CEI

60079-10)

Grupa IIA Grupa IIB Grupa IIC

10 000 0 5 000 2 500 4001 10 000 10 000 20002 10 000 10 000 2 000

c) prin limitarea sarcinii transferate ; saud) numai pentru aparatura portabilă, incapacitatea stocării unei sarcini periculoase

prin măsurarea capacităţii;saue) pentru aparatura electrică destinată instalaţiilor fixe, măsurile de precauţie pentru

evitarea riscului descărcărilor electrostatice pot reprezenta o parte a instalaţiei destinate sau să fie un element al instalaţiei în care aparatura să fie montată.

În acest caz, aparatura trebuie marcată “X” şi documentaţia trebuie să indice toate informaţiile necesare pentru a asigura că prin instalare se minimizează riscul apariţiei sarcinilor electrostatice. Dacă este posibil, aparatura trebuie de asemenea marcată cu avertizarea referitoare la sarcina electrostatică :

AVERTIZARE – PERICOL DE ÎNCĂRCARE ELECTROSTATICĂ – A SE VEDEA INSTRUCŢIUNILE DE UTILIZARE

NOTA - Se recomandă a se acorda atenţie la selectarea utilităţii etichetei de avertizare pentru supravegherea riscului static. În multe aplicaţii industriale, în special industria minieră, există o probabilitate mare ca etichetele de avertizare să devină ilizibile datorită depozitării prafurilor. Dacă aceasta este cauza, este posibil ca operaţiunea de curăţare a etichetei să cauzeze o descărcare statică.

NOTA - Se recomandă a se acorda atenţie la selectarea materialelor electroizolante, în vederea menţinerii unei rezistenţe de izolaţie minime pentru a evita problemele ce iau naştere la atingerea părţilor nemetalice expuse care sunt în contact cu părţile aflate sub tensiune.

310

Criteriile de acceptare în funcţie de sarcina transferată:Sarcina maximă transferată Q a materialelor izolatoare ale carcasei trebuie să fie

mai mică decât următoarele valori, asigurându-se că sarcina transferată a materialului de referinţă este clar mai mare decât 60 nC:

• 60 nC pentru aparatura din Grupa I sau IIA• 30 nC pentru aparatura din Grupa IIB• 10 nC pentru aparatura din Grupa IIC.

Criteriile de acceptare în funcţie de capacitatea electrică:Capacitatea maximă trebuie să fie după cum urmează:• pentru aparatura din Grupa I 50 pF• pentru aparatura din Grupa IIA 50 pF• pentru aparatura din Grupa IIB 15 pF• pentru aparatura din Grupa IIC 5 pF.

CERINŢE DE SECURITATE ÎMPOTRIVA ELECTRICITĂŢII STATICE PERICULOASE PENTRU APARATURĂ ELECTRICĂ DESTINATĂ UTILIZĂRII ÎN PREZENŢA

PRAFULUI COMBUSTIBIL[SR EN 50281-1-1:2003]

Cerinţele se aplică suprafeţelor exterioare din material plastic .

Dacă aparatura electrică are o suprafaţă exterioară din material plastic, aceasta trebuie să fie limitată la 100 cm2 cu excepţia cazului când aceasta poate fi mărită până la 400 cm2, suprafeţele expuse din materiale plastice sunt înconjurate de un cadru metalic conductiv legat la pământ.

Trebuie prevenite descărcările electrostatice de tip perie de propogare. Aceasta se poate realiza folosind materiale plastice care au una sau mai multe din următoarele caracteristici:

Rezistenţa de izolaţie ≤ 109Ohm (rezistenţa împotriva descărcării electrostatice la pământ prin suprafaţa de izolare, măsurată conform metodei descrise în documentul HD 429 S1 cu o suprafaţă eficace a electrodului circular de 20 cm2);

Tensiunea de străpungere ≤ 4KV (măsurată prin grosimea materialului izolant conform metodei descrise în EN 60243-1);

Grosimea ≥ 8 mm a izolaţiei externe pe părţile metalice (straturi externe plastice de 8 mm şi mai mari pe părţile metalice, cum sunt sonde de măsurare sau componente similare), fac puţin probabil să apară descărcările în perie de propogare. La evaluarea grosimii minime a izolaţiei ce trebuie utilizată sau care este specificată, este necesar să se ţină cont de uzura prevăzută la utilizarea normală.

NOTĂ - La alegerea materialelor electroizolante, trebuie să se acorde atenţie menţinerii unei rezistenţe de izolaţie minime pentru a evita problemele care apar la atingerea părţilor expuse din material plastic care sunt în contact cu părţi sub tensiune

CERINŢE DE SECURITATE ÎMPOTRIVA ELECTRICITĂŢII STATICE PERICULOASE PENTRU ECHIPAMENTE NEELECTRICE PENTRU ATMOSFERE POTENŢIAL

EXPLOZIVE [SR EN 13463 – 1:2003]

311

Următoarele cerinţe trebuie aplicate numai pieselor neconductoare ale echipamentului expuse la o atmosferă explozivă şi susceptibile la încărcări electrostatice.

Apariţia mecanismelor puternic generatoare de sarcină (care conduce la propagarea descărcărilor corona pe straturi şi acoperiri neconductive)

Propagarea descărcărilor corona este considerată o sursă efectivă de aprindere pentru amestecuri de gaze, vapori, ceţuri, praf şi aer. În cazul în care propagarea descărcărilor corona poate apare ca urmare a unei încărcări puternice a straturilor şi acoperirilor neconductive de pe suprafeţele metalice, acest lucru poate fi prevenit, atât pentru echipamentele din grupa I, cât şi din grupa II, dacă se asigură o tensiune de străpungere a straturilor mai mică de 4 kV.

Pentru echipamentele din grupa IID utilizate în prezenţa unor atmosfere cu praf, cu o energie minimă de aprindere de peste 3 mJ (măsurată printr-o descărcare capacitivă), descărcările electrostatice incendiare, inclusiv descărcările corona pot fi prevenite, de asemenea, prin asigurarea unei grosimi a stratului neconductiv mai mare de 10 mm.

NOTĂ - În aceste condiţii, pot apare descărcări corona, dar pentru acest echipament, ele nu sunt considerate a fi o sursă de aprindere, deoarece nu sunt incendiare pentru atmosferele cu praf, cu o energie minimă de aprindere de peste 3 mJ.

Echipamente din grupa II

Echipamentele din grupa II trebuie astfel proiectate încât în condiţii normale de utilizare, întreţinere şi curăţare să nu apară pericolul de aprindere datorită încărcărilor electrostatice. Această cerinţă trebuie îndeplinită prin una din următoarele metode :

a) printr-o alegere corespunzătoare a materialului, astfel încât rezistenţa de suprafaţă a carcasei, măsurată în conformitate cu metoda din 13.3.4.7 din SR EN 13463 – 1:2003 să nu depăşească 1 G, la (232) 0C şi umiditate relativă de (505) %;

b) sau, printr-o mărime, formă şi structură corespunzătoare sau prin alte metode de protecţie, care să elimine posibilitatea apariţiei de încărcări electrostatice periculoase.

Pentru echipamentele din categoria 2G, această cerinţă poate fi verificată după criteriul sarcinii maxime admisibile de descărcare de la suprafaţă, numai în cazul în care nu pot apare descărcări corona (a se vedea 7.4.2 din SR EN 13463 – 1:2003);

Dacă sarcina Q printr-o descărcare tipică de suprafaţă, determinată conform metodei din Anexa C a SR EN 13463 – 1:2003 este mai mică decât:

- 60 nC, materialul neconductibil este corespunzător utilizării pentru grupa IIA ;- 30 nC, materialul neconductibil este corespunzător utilizării pentru grupa IIB ;- 10 nC, materialul neconductibil este corespunzător utilizării pentru grupa IIC.c) sau, prin limitarea ariei proiecţiei în orice direcţie a pieselor neconductive dintr-un

echipament, cu probabilitate de a deveni încărcate electrostatic, în cazul în care nu pot apare descărcări corona.

Tabelul - Ariile proiecţiilor maxim admise ale pieselor neconductive dintr-un echipament, cu probabilitate de încărcare electrostatică

Categorie Arie admisă (cm2)

312

Prafuri(MIEN 1) < 3 mJ)

IIA IIB IIC

1 250 50 254

2 500 100 10020

3 fără limităa) fără limităa) fără limităa) fără limităa)

a) În cazul în care utilizarea propusă a echipamentului nu conduce la frecvente descărcări incendiare în timpul unei utilizări normale, se aplică criteriile pentru echipamentele din categoria 2

Aceste valori pot fi înmulţite cu 4 dacă ariile plane expuse, din materiale plastice, sunt înconjurate de cadre conductive legate la pământ.

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.

BIBLIOGRAFIE

Hotărârea de Guvern nr. 115 din 05 februarie 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.);

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;

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;

N 1) NOTĂ NAŢIONALĂ : MIE reprezintă prescurtarea expresiei în limba engleză “minimum ignition energie” (“energie minimă de aprindere”).

313

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;

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;

Hotărârea nr. 809 din 14 iulie 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;

Hotărârea de Guvern nr. 752 din 14 mai 2004 privind stabilirea condiţiilor pentru introducerea pe piaţă a echipamentelor şi sistemelor protectoare destinate utilizării în atmosfere potenţial explozive;

Hotarârea nr. 461 din 05.04.2006 pentru modificarea Hotărârii Guvernului nr.752/2004 privind stabilirea conditiilor pentru introducerea pe piaţă a echipamentelor şi sistemelor protectoare destinate utilizării în atmosfere potenţial explozive;

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

SR EN 1127-1:2003 „Atmosfere explozive. Prevenirea şi protecţia la explozii. Partea 1. Concepte fundamentale şi metodologie”;

SR EN 13463-1:2003 „Echipamente neelectrice pentru atmosfere potenţial explozive. partea 1: metodă şi cerinţe de bază”;

SR EN 60079-0:2007 „Aparate electrice pentru atmosfere explozive gazoase. Partea 0: Reguli generale (SR EN 50014:1992 Aparatură electrică pentru atmosfere potenţial explozive. Cerinţe generale)”;

SR EN 50281-1-1:2003 Aparatură electrică destinată utilizării în prezenţa prafului combustibil. Partea 1-1: „Aparatură electrică protejată prin carcase. Construcţie şi încercare”;

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

STAS 11004-88 „Pardoseli pentru încăperi cu pericol de explozie. Determinarea rezistenţei de descărcare şi a rezistenţei de scurgere a sarcinilor electrostatice”;

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”;

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

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

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

pr EN 1149-5:2005 „Îmbrăcăminte de protecţie. Proprietăţi electrostatice. Partea 5. Cerinţe de performanţă”;

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

314

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

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

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

prEN xxxxx August 2002 CENELEC TC 31(sec) 388 „Electrostatics. Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity”;

CLC/TR 50404 June 2003 „Electrostatics - Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity”;

AL. Darabont.Şt. Pecie - Protecţia muncii Ed. D. P. 1996; Ulrich von Pidoll „Determining the incendivity of electrostatic discharges

without explosive gas mixtures, PTB Germany”.

315