Controle de Carga Eletrostática em Zonas de Risco de Explosão

Descargas eletrostáticas

A eletricidade estática pode ser encontrada praticamente em todo lugar. Na vida cotidiana, percebemos as descargas eletrostáticas como um incômodo doloroso, mas inofensivo. No entanto, no ambiente industrial, onde ocorrem atmosferas inflamáveis e explosivas, seus efeitos podem ser devastadores. A cada ano, numerosos incêndios e explosões são causados por descargas eletrostáticas.

Para entender o quão séria é essa ameaça e para poder controlá-la da maneira correta, é necessário aprender os princípios da formação de cargas eletrostáticas.

Todo processo industrial acompanhado de movimento, contato direto e separação de vários tipos de materiais leva ao fenômeno da eletrização, ou seja, a acumulação de um excesso de cargas com a mesma marca de polaridade. A electrização pode ser causada, por exemplo por líquido fluindo em um duto, pó descendo por uma calha, um processo de mistura e até mesmo por uma pessoa subindo e descendo um andar.Quando o objeto eletrizado tiver um contato suficientemente bom com o solo, a carga será dispersada no momento em que for gerada. No entanto, se o objeto for isolado do solo por exemplo por revestimento de tinta, laminado, juntas de borracha ou solas de sapatos, acumulará cargas e seu potencial eletrostático crescerá. No momento em que ocorre outro geração de menor potencial em sua proximidade, pode ocorrer uma descarga eletrostática – um fenômeno caracterizado pela alta voltagem como capaz de incendiar muitos tipos de atmosferas.

Como ocorre uma descarga eletrostática?

O carregamento elétrico de objetos cresce quando a resistência do caminho do objeto carregado ao solo impede uma descarga. Quando dois objetos com diferentes potenciais elétricos estão próximos um do outro, um campo elétrico se forma entre eles. No caso em que seu valor excede a força de ruptura da atmosfera entre os dois corpos, pode ocorrer uma descarga de faísca. A energia potencial de uma descarga de faísca eletrostática em [mJ] pode ser calculada quando a capacidade do objeto no qual as cargas se acumulam (C) [pF] e o potencial do objeto gerado pela acumulação de cargas V [kV] são conhecidas :

W = ½ CV2

Exemplo:

Pode-se calcular a partir da fórmula acima que, em conseqüência da chamada eletrização, um homem com uma capacidade de 200 pF pode ser carregado eletricamente ao nível de 30 kV [IchemE]. Como resultado, existe a possibilidade de uma descarga eletrostática com energia que atinge o valor de 90 mJ.

Os processos mais ameaçados com uma explosão resultante de uma descarga eletrostática incluem:

  • carga e descarga de petroleiros rodoviários e ferroviários,
  • enchimento e esvaziamento dos vários tipos de tanques, barris ,
  • derramando de um líquido de um recipiente para outro, dosagem e mistura.

Os processos industriais acima ocorrem em praticamente todas as plantas de produção, portanto, é essencial que seus usuários estejam cientes do perigo e tenham conhecimento sobre o controle do fenômeno de descargas eletrostáticas.

Tabela 1. Energia Potencial nos Elementos Típicos das Instalações. Fonte: IChemE do Reino Unido.

OBJETO

CAPACIDADE (PF)

ENERGIA ACUMULADA com
UMA VOLTAGEM DE 10 KV ( MJ)

ENERGIA ACUMULADA
COM UMA VOLTAGEM DE 30 KV (MJ)

Petroleiro rodoviário

5000

250

2250

Homem

200

10

90

Balde de metal

20

1

9

Flange 100mm

10

0,5

4,5

Energia mínima de ignição (polonês: MEZ, Inglês: MIE) a energia mais baixa suficiente para causar a ignição da atmosfera explosiva mais inflamável em condições de teste específicas.

Os valores típicos de MIE variam, dependendo se a atmosfera inflamatória contém fumaça, poeira ou gás, com muitos solventes comumente usados mostrando os valores de MIE abaixo de 1miliJ.

Tabela 2. Energia mínima de ignição (MIE) para vapores e poeiras. Fonte de dados: IChemE do Reino Unido.

VAPOR LÍQUIDO

MIE (mJ)

NUVEM EM PÓ

MIE (mJ)

Propanol

0,65

Farinha de trigo

50

Acetato de etilo

0,46

Acúcar

30

Metano

0,28

Alumínio

10

Hexano

0,24

Resina epóxi

9

Metanol

0,14

Zircônio

5

Dissulfeto de carbono

0,01

Alguns produtos farmacêuticos semi acabados

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Sistemas de aterramento eletrostático

Aterramento de elementos fixos de instalações, como tubulações, silos, bombas, etc., é uma tarefa relativamente fácil e bem reconhecida. No entanto, a situação torna-se complicada no caso das instalações que não estão permanentemente ligadas à planta. As instalações em questão incluem petroleiros rodoviários e ferroviários, barris, contêineres IBC ou tonéis móveis de misturadores. Em tais situações, é necessário usar dispositivos especialmente projetados para uma conexão temporária e aterramento de diferentes tipos de instalações.

Na prática, os fios equipados com grampos especiais são aplicados para aterrar componentes móveis de instalações de processo. A extremidade livre do fio é fixada permanentemente a um ponto de aterramento verificado (por exemplo, ferro de argola), enquanto o grampo é preso no objeto aterrado.

Há também soluções que não são usadas apenas para conectar e aterrar objetos, mas também podem verificar se a conexão foi feita corretamente e bloquear o processo quando uma resposta negativa é obtida. Esse tipo de sistema eletrônico é chamado de controladores de solo.

Independentemente de o aterramento ter sido feito com o uso de um cabo simples com um grampo ou um sistema com um controlador, sua resistência não deve exceder 10 Ohms – este é um valor normativo.

A principal causa dos acidentes conhecidos da indústria como causados por descargas eletrostáticas são os objetos isolados do solo e capazes de coletar cargas estáticas. Na literatura, eles são referidos como condutores isolados. Na prática, estes são mais frequentemente flanges de metal, conexões ou válvulas em dutos, barris, contêineres, mangueiras, petroleiros rodoviários ou ferroviários, bem como pessoas. Nos casos acima, uma barreira para a livre circulação de elétrons para o solo pode ser fornecida vários tipos de juntas, pneus de veículos, solas de calçados, tintas e revestimentos de proteção, componentes de estrutura não condutora, impurezas e muitos outros.

Classificação de sistemas de aterramento em relação às suas características

A tabela abaixo apresenta as características mais importantes de cada tipo de sistema de aterramento oferecido pela GRUPA WOLFF.

Tabela 3. Características e benefícios para o usuário de vários tipos de sistemas de aterramento.

CARACTERÍSTICA DO SISTEMA DE ATERRAMENTOsystem

Earth-Rite®

Bond-Rite®

Cen-Stat™

Contatos sem tensão para controlar dispositivos externos, por ex. uma bomba, sinalização luminosa ou sonora

Monitoramento contínuo do status da conexão de aterramento

Indicador luminoso integrado que indica ao operador (uma luz vermelha / verde) o estado atual da conexão de aterramento

Grampos com aprovação ATEX / FM, com os dentes afiados de carboneto de tungstênio como capazes de romper uma camada de tinta, laminado, poluição, etc.

Cabos mecanicamente e quimicamente resistentes protegidos com revestimento Hytrel resistente

Regras de segurança eletrostática

  1. Sempre use terminais, cabos e equipamentos de aterramento aprovados.
  2. Verifique todas as propriedades do aterramento e em locais onde é necessário um nível de segurança mais alto, use sistemas para verificar um aterramento adequado.
  3. Certifique-se de que o pessoal que trabalha na área em perigo entenda o risco de ignição e observe os procedimentos de segurança.
  4. Assegure um programa de manutenção apropriado visando manter o aterramento adequado.

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