Pravilnik -Staticki elektricitet

Izrada: TAK Hazardous Areas, Beograd

Duga AD

Beograd Pravilnik o zatiti od

statikog naelektrisanja Str. 1 od 41

1. Osnove statikog naelektrisanja

1.1 Nastanak statikog elektriciteta

Jedan od najeih uzroka nastanka statikog elektriciteta je tzv kontaktno naelektrisanje, kod

koga se dva nejednaka materijala dovode u kontakt i zatim razdvajaju, pri emu oni dobijaju i esto

zadravaju, po iznosu jednaka, a po znaku razliita elektrina naelektrisanja. Kontaktno naelektrisanje

se moe desiti dinamikim kontaktom dva vrsta ili dva tena, ali razliita materijala, ili meusobnim

kontaktom vrstih i tenih materijala. Naelektrisanje moe nastupiti i kada su dva materijala ista po

fiziko hemijskom sastavu, ali ako su im povrine u kontaktu razliite zbog prisutva vrstih ili tenih

kontaminanata. Generisanje naelektrisanja moe se desiti i kod tenosti iste vrste, ili oblaka praine

istog sastava, kod koje se molekule ili estice kreu jedna u odnosu na drugu. Meutim pod tim

uslovima moe doi do razdvajanja jednakih koliina naelektrisanja razliitog znaka i na taj nain moe

doi do stvaranja unutranjeg naelektrisanja u tenosti ili oblaku praine. Meutim ukupno

naelektrisanje tenosti ili gasa nije se promenilo u ovom sluaju i posmatrano iz vana ono je nula,

odnosno koliina pozitivnih estica jednka je broju negativnih. isti gasovi ne mogu biti naelektrisani

na ovaj na.in, osim ako sadre vrste estice ili kapljice tenosti u suspenziji. (L1).

Slika 1. Kontaktno naelektrisanje dva cvrsta materijala

Slika 1a. Dva materijala u medusobnom kontaktu

oko 1V

1V

vie kV

Slika 1b. Materijali nakon razdvajanja

vie kV

Kod kontakta vrstih materijala razliitog sastava, koji su na poetku bez naelektrisanja i na

normalnom potencijalu zemlje, mala koliina naelektrisanja se prenosi sa jednog na drugi materijal.

Tako se izmeu ovih, sada suprotno naelektrisanih materijala stvara potencijalna razlika reda veliine

1V. Ako se sada materijali razdvajaju mora se utroiti dodatni rad da se savlada privlana Kulonova sila

meu njima i potencijalna razlika meu njima raste. Poveana potencijalna razlika tei da izjednai

naelektrisanja, odnosno da ih neutralie dok god je preostao bilo kakav fiziki kontakt. Ako su oba

materijala elektrino vodljivi rekombinacija naelektrisanja je praktino trenutna, te nakon razdvajanja

ne preostaje praktino nikakvo naelektrisanje ni na jednom od njih. Meutim ako je bar jedan od ova


Duga AD



dva materijala elektriki nevodljiv, rekombinacija nije potpuna i razdvojeni materijali zadravaju bar

deo od ovog naelektrisanja. Kako je stvarno rastojanje materijala, koje je kad su u kontaktu ekstremno

malo, ali ne i nula, potencijal koji se generie kod razdvajanja moe dostii znaajne iznose, bez obzira

na to to je koliina naelektrisanja mala. Takoe je utvreno da se koliina naelektrisanja poveava kad

kontakt materijala ukljuuje i njihovo trenje. Za ovo ne postoji dobro fizikalno obrazloenje mada je

ovo za praksu veoma bitna injenica.

Kontaktno naelektrisanje tenosti nastaje zbog postojanja jona ili, sa manjim znaajem,

submikroskopskih naelektrisanih estica. Joni ili estice jednog polariteta adsorbuju se na povrini cevi

koja vodi tenost i one privlae jone suprotnog polariteta, te formiraju difuzan sloj nelektrisanja u

blizini povrine. Ovaj sloj esto se naziva dvojni sloj. Ako je tenost vodljiva dolazi do brze

rekombinacije jona ili naelektrisanih estica, ali ako je ona dovoljno nevodljiva, raznoimena

naelektrisanja se odravaju relativno dugo. Ako sada dolazi do relativnog kretanja tenosti u odnosu na

vrstu povrinu generie se visoka razlika potencijala koja je posledica rada koji je utroen na

razdvajanje naelektrisanja suprotnog znaka. Ovakav se proces deava kod kontakta vrstih povrina i

tenosti, ali kod kontakta tenost / tenost.

Slika 2. Kontaktno naelektrisanje kod kretanja tecnosti

Dvojni sloj

Slika 2a. Tecnost u stanju mirovanja Slika 2b. Tecnost u stanju kretan

Dvojni sloj

Vodljivi materijali mogu biti naelektrisani i indukcijom od drugog naelektrisanog objekta u

njegovoj blizini. Pod delovanjem polja naelektrisanog objekta dolazi do razdvajanja suprotnih

naelektrisanja na vodiu koji se nalazi u zoni tog polja. Ako je vodi u zoni elektrinog polja izolovan od

zemlje, on dobija odreeni potencijal koji je zavisan od intenziteta polja i poloaja vodia u polju.

Zahvaljujui ovom potencijalu i razdvojenim naelektrisanjima koje vodi sadri, on je u stanju je da

prouzrokuje elektrostatiko pranjenje kada se ostvare uslovi za to. Ako, dok je u elektrinom polju,

vodi bude kratkotrajno uzemljen, njegov potencijal se anulira, ali se pojavljuje neravnotea

naelektrisanja na njemu zbog toga to je deo naelektrisanja suprotnog znaka od naelektrisanja primarnog

objekta odveden u zemlju. Izvoenje vodia iz elektrostatikog polja, odnosno odmicanje od primarno

naelektrisanog objekta stvara mogunosti da preostalo naelektrisanje produkuje varnicu. Primer

naelektrisanja indukcijom mogao bi biti kretanje oveka u blizini naelektrisanog tela. Pri ovome se na telu

oveka indukuje izvesna koliina naelektrisanja koja je srazmerna jaini polja, rastojanju od naelektrisane

mase i kapacitivnosti tela oveka u odnosu na zemlju. Kada naelektrisana osoba doe u kontakt sa


Duga AD



osobom koja je nenaelektrisana, naelektrisanje se raspodjeli izmeu njih u meri u kojoj to dozvoljava

prelazna vodljivost.

Jedan od moguih naina naelektrisanja je i prenos naelektrisanja sa jednog naelektrisanog tela

na drugo. Kod kontakta naelektrisanog tela sa onim koje nije naelektrisano, naelektrisanje se podeli meu

njima saglasno njihovim kapacitetima, ali do mere do koje to dozvoljavaju njihove vodljivosti. Primer

ovakvog naelektrisanja je kada naelektrisani mlaz, maglica ili prah udaraju u vrsti objekat, ili kad mlaz

gasovitih jona pada na nenaelektrisani objekat.

Nakon razdvajanja naelektrisanja u pomenutim procesima ona e se brzo rekombinovati bilo

direktno, ili preko zemlje osim ako se ova rekombinacija na neki nain zaustavili ili uspori. Ako je neki

provodnik izolovan od zemlje ili od drugih uzemljenih provodnika ili ako je bar jedno od naelektrisanih

tela od nevodljivih (loe vodljivih materijala) naelektrisanje moe da se zadri due vreme.

Veoma je vana injenica da kod procesa kod kojih se stvara statiki elektricitet postoji

istovremeni proces stvaranja naelektrisanja i njegovog odvoenja. Ako je proces odvoenja naelektrisanja

jednak po intenzitetu procesu stvaranja, tada akumulacije naelektrisanja nema i time nema ni akumulacije

naelektrisanja, niti poveanja potencijala i eliminie se mogunost elektrostatikog pranjenja. Na slici 3

prikazan je jedan ekvivalentni strujni krug elektrostatiki nabijenog provodnika. Ovaj strujni krug i

razmatranje koje sledi provedeno je pod pretpostavkom da je proces naelektrisanja i proces odvoenja

konstantan u vremenu.

Potencijal naelektrisanog provodnika u ovom sluaju jednak je:

pri emu je: U - Potencijal provodnika u voltima; C - Kapacitet provodnika prema zemlji (F); R - Otpornost odvoenja prema zemlji (); I - Struja elektrostatikog naelektrisanja (A); t -Vreme od poetka punjenja (s).

)1...(................................................................................1

= RCt

eIRU


Duga AD



Kod velikog vremena t maksimalni potencijal iznosi:

Umax=IR ............................................................................................(2)

Maksimalna energija koja se akumulie na provodniku iznosi:

Emax=1/2CU2max .................................................................................(3)

Ukoliko je struja odvoenja Io jednaka struji naelektrisanja, akumulacije naelektrisanja nema i

dostignuti potencijal e biti beznaajan. Maksimalna otpornost koja je dovoljna da sprei opasnu

akumulaciju statikog elektriciteta naelektrisanog provodnika zavisi naravno o koliini naelektrisanja

kojom se provodnik elektrie, odnosno o struji naelektrisanja I koja odreuje struju odvoenja Io koja

treba da odvede nastalo naelektrisanje (strujom I) sa tela prema zemlji.

Elektrostatika varnica moe nastati ako elektrino polje koje nastaje od naelektrisanja

provodnika premai u bilo kojoj taki dielektrinu vrstou vazduha, koja iznosi oko 30kV/cm kod ravnih

povrina ili povrina velikog radijusa zakrivljenja, na rastojanju veem od 10mm. U nekim drugim

uslovima ova vrstoa vazduha moe biti sasvim razliita od ove vrednosti. Ova varnica e proizvesti

paljenje zapaljive atmosfere u kojoj moe da se razvije, samo ako je njena energija vea ili eventualno

jednaka minimalnoj energiji paljenja prisutne atmosfere. Da bi dolo do paljenja elektrostatikom

varnicom neophodno je da se zadovolje uslovi da istovremeno elektrino polje u bilo kojem delu prostora

oko naelektrisanog objekta premai dielektrinu vrstou vazduha (ime e biti produkovana varnica), da

je u okolini te varnice formirana eksplozivna smea unutar granica eksplozivnosti (LEL-UEL) i da je

energija razvijena varnicom vea ili jednaka od energije paljenja gasne smee. Dakle, da bi dolo do

paljenja statikim elektricitetom neophodno je da su istovremeno zadovoljeni svi sledei uslovi:

Moraju postojati uslovi za nastanak (generisanje) elektriciteta; Mora postojati akumulacija naelektrisanja, odnosno koliina rekombinovanih naelektrisanja mora biti

manja od koliine razdojenih naelektrisanja;

Moraju biti ostvareni uslovi za nastanak pranjenja, odnosno mora doi do proboja dielektrinog okruenja;

Pranjenje mora nastati unutar ili na zapaljivom materijalu. Energija pranjenja mora biti vea od energije paljenja prisutne zapaljive smee.

Tako, ako je maksimalni potencijal naelektrisanog telaUmax=IR manji od potencijala koji je u

stanju da proizvede varnicu do paljenja nee doi. Relevantna istraivanja u citiranoj literaturi pokazuju

se da je granica minimalnog potencijala nastalog usled elektrostatikog naelektrisanja u industrijskim

uslovima, koji je u stanju da produkuje varnicu dovoljne energije za paljenje zapaljivih gasova ili para

iznosi 300V. Za paljenje u pogonima za proizvodnju eksploziva opasan potencijal smatra se ve i onaj od

100V. Uzimajui 100V kao zaista najnii opasni potencijal, otpor uzemljenja zajedno sa otporima koji

postoje izmeu naelektrisanog provodnika i zemlje treba da bude:

100 R< ------------- (, A) .................................................................. (4) I


Duga AD



Iz relevantne literature (L1) se moe uzeti da je struja elektrisanja izmeu 10-11 do 10-4A. Iz

ovoga sledi da se ukupan otpor izmeu naelektrisanog vodia i zemlje mora kretati u granicama 1013 do

106. Ako se uzme kao najvea mogua struja kojom se elektrie izolovani provodnik oko 10-4A, sledi da bi otpor od 106 od mesta na kome se akumulie naelektrisanje prema zemlji ovek omoguavao bezbednu disipaciju naelektrisanja. Ovaj granini otpor uzemljenja vodia promovie i pozitivna

jugoslovenska regulativa (L4). Meutim drugi izvori kau da kod veine industrijskih situacija struja

nabijanja ne premauje 10-6, emu bi odgovarao otpor uzemljenja od 108. Jasno je da provodnici koji imaju dobar kontakt sa zemljom imaju otpor prema zemlji mnogo manji od 106, pa se preporuuju mnogo manje vrednosti otpora uzemljivaa. Zna se da je otpornost metala koji imaju dobar meusobni

kontakt praktino uvek manja od nekoliko oma. Stoga se vrednost od 100 veoma lako postie i moe se smatrati da ona kod metalnih masa koji imaju bilo kakav kontakt sa zemljom, ak ni u sluajevima veoma

snane korozije ne moe dostii maksimalnih 106. U svakom sluaju zahtevi za otpornosti veze sa zemljom za sve ureaje koji se napajaju iz elektroenergetske mree, kao i zahtevi koje postavlja zatita

od atmosferskog pranjenja, mnogo su otriji od zahteva koje se postavljaju za zatitu od statikog

elektriciteta i malo je verovatno da glavni metalni delovi postrojenja nemaju dovoljnu otpornost prema

zemlji sa aspekta statikog elektriciteta, ako je uzemljenje uopte provedeno. Meutim ipak postoji

izvesna mogunost da veza sa zemljom nekog ureaja ili njegovog dela bude u pogonu izgubljena i tada

nastaje radikalna opasnost. Naime elektrino vodljiv, a od zemlje i uzemljenih predmeta izolovan deo

moe biti uzrok stvaranja veoma velikih potencijala i varnica relativno velike energije koje mogu biti

uzronnik paljenja eventulano prisutnih zapaljivih smea. Stoga je veoma znaajna povremena kontrola

uzemljenja svih metalnih masa koje mogu potencijalno primiti znaajne koliine naelektrisanja. Prema

literaturi L1, a imajui u vidu napred izneseno, moe se smatrati da sve metalne mase na kojima moe

doi do akumulacije statikog elektriciteta trebalo bi da imaju otpornost odvoenja prema zemlji izmeu

10 do 100. Ovakve vrednosti, mada mnogo manje od zahtevanih, e odgovarati i zahtevima za zatitu od atmosferskog pranjenja, ali ipak treba imati u vidu da su i vrednosti od 106, pa i 108 jo uvek dovoljne za odvoenje eventualno nastalih naelektrisanja, tako da i ako se vrednost od 10 premai vie puta, opasnost od akumulacije naelektrisanja na vodiima jo uvek ne postoji.

Kad se radi o metalnim strukturama koje ne sadre plastine ili druge loe vodljive delove, kao

to su tehnoloki reaktori, rezervoari, mlinska postrojenja, cevodni sistemi, itd koji su fiksna postrojenja

sa vijanim ili varenim spojevima izmeu pojedinih komponenti, ovakvi objekti su obino povezani na

sistem uzemljivaa namenjen zatiti od visokih dodirnih napona i/ili sistem uzemljivaa namenjen zatiti

od atmosferskog pranjenja i kod njih generalno ne predstavlja problem da se odri otpornost prema

zemlji manja od 10 i ne postoji praktino nikakav rizik da ovaj otpor premai 106. Stoga se kod ovakvih postrojenja u najveem broju sluajeva ne zahtevaju nikakve posebne veze sa zemljom. Ako

postrojenja sadre delove koji nisu u direktnoj galvanskoj vezi sa zemljom, kao to su delovi koji


Duga AD



vibriraju i mogu imati vibracione uloke, obino od gume, ili delovi koji su povezani nevodljivim

fleksibilnim vezama sa ostatkom postrojenja potrebno je osigurati dodatne veze da bi se obezbedilo da

svaki metalni deo postrojenja ima otpornost prema zemlji reda 10. Tabela 1. Preporuljive vrednosti otpora uzemljivaa za eliminaciju statikog elektriciteta, prema L1

Tip instalacije Zone Preporuljiva otpornost uzemljivaa prema zemlji

Komentar

Postrojenje sa velikim metalnim masama

Zone 0,1 i 2 10 Ovakve otpornosti su uglavnom dostine

Veliki fiksni metalni elementi (reaktori, sil- osi za prainu, itd)

Zone 0, 1, 2, 11, 12

10 Ovakve otpornosti su uglavnom lako dostine. Ponekad ovakve jedinice mogu biti montirane na nevodljive drae pa je potrebno dodatno uzemljenje

Metalni cevovodi Zone 0,1,2, 11, 12

10 Ovakve otpornosti su uglavnom lako dostine. Dodatno premotenje potrebno ako se sumnja da je prelazna otpornost spojeva vea od 10

Prenosne metalne jedinice burad, vagon i auto cisterne, itd

Zone 0, 1, 2 10 Uglavnom se trae posebni ureaji za uzemljenje

Metalna postrojenja sa ne- provodeim delovima (rotirajue osovine, mealice, itd)

Zone 0, 1, 2 106 Ako se ne moe ostvariti ova vrednost potrebni su posebni spojevi za povezivanjedelova koji su izolovani od zemlje.

Visoko otporni nevodljivi delovi sa ili bez izolovanih metalnih delova (metalni vijci i nitne na plastinim cevovodima)

Zone 0, 1, 2 Nema generalno prihvatljivih vrednosti

Opasnost od statikog elektriciteta i poara generalno iskljuuju upotrebu plastinih materijala, oako se moe dokazati da akumulacija statikog elektriciteta nije mogua. Samo u ovom sluaju uzemljenje 2 nije potrebno.

Delovi proizvedeni od vodljivog ili antistatikog materijala

Zone 0, 1, 2, 11, 1 106-108

Ukoliko su cevovodi izvedeni kao privremene instalacije i nisu dobro povezani sa masom

postrojenja, ili sadre odreene deonice nevodljivih cevi potrebne su posebne dozemne veze da bi se

izbeglo postojanje neuzemljenih metalnih masa koje akumuliraju statiko naelektrisanje. Meutim, mada

u naoj praksi gotovo uvek primenjivana, posebna premotenja prirubnikih spojeva izvedenih sa

vijcima, saglasno svoj relevantnoj tehnikoj literaturi pa i regulativi, nisu neophodna, (L1, L5). Naime,

ispitivanjima mnogo vrsta razliitih prirubnikih spojeva utvreno je da su u svim ispitivanim

sluajevima veze na prirubnikim spojevima bile dovoljno vodljive i da postavljanje dodatnih spojeva od

bakrenog provodnika ili Fe/Zn traje, kao u naoj tehnikoj praksi, nisu donele praktino nikavo

poboljanje. Ovo se, naravno, ne odnosi na eventualne izolacione umetke, postavljene radi galvanskog

odvajanja delova postrojenja, na primer kod realizacije katodne zatite. U ovakvim sluajevima

predviaju se posebna reenja, kao na primer premotenje ovakvih izolacionih umetaja preko otpornika


Duga AD



otpora od 106. Ovakav otpor pretstavlja praktino prekid za napone koji se koriste kod katodne zatite, ali je dovljan za odvoenje statikog naelektrisanja.

Neki od delova postrojenja mogu sadravati elemente koji mogu anulirati galvansku vezu i

eliminisati uzemljenje. Primer je veza preko metalnih delova, kao to su obrtne osovine preko leajeva u

kojima postoji mast ili ulje za podmazivanje. Reenje za ovakve probleme se po nekad nalazi u upotrebi

uzemljenih etkica koje dodiruju metalne rotirajue osovine. Meutim to donosi probleme adekvatnog

podeenja etkica i odravanja odgovarajueg kontaktnog pritiska, te je efikasnost ovog metoda u

itavom radnom periodu postrojenja, sumnjiva. Saglasno literaturi L1, otpornost masti za podmazivanje u

leajevima retko moe da premai 103 i stoga ovo moe biti dovoljno za znaajan broj praktinih situacija, naravno pod uslovom da je ukupna otpornost rotirajueg dela prema zemlji manja od 106. Saglasno literaturi L1, preporuljiva otpornost prema zemlji za eliminaciju statikog elektriciteta treba da

bude u skladu sa tabelom 1.

Materijali koji se generalno smatraju nevodljivim ipak poseduju veu ili manju vodljivost koja e

omoguiti postepeno odvoenje naelektrisanja saglasno veoj ili manjoj vodljivosti ovog materijala u

duem ili kraem vremenskom periodu. Odvoenje naelektrisanja e, nakon zavretka generisanja,

nastupiti u vremenu koje je jednako 5, gde je vreme relaksacije naelektrisanja. Za vreme naeletrisanje opadne do na 1/e=0,37 od poetne vrednosti. Vreme relaksacije moe se izraziti kao:

0r = ------------- x1012 .................................................................(5) k gde je: - vreme relaksacije (s);

0 dielektrina konstanta vakuuma (8,85x10-12F/m); r relativna dielektrina konstanta nevodia; k vodljivost materijala (pS/m).


Duga AD



1.2 Pranjenje statikog elektriciteta

Statiki elektricitet predstavlja opasan izvor paljenja samo ako doe do nekontrolisanog pranjenja prema

nekom drugom telu ili prema zemlji, odnosno kada akumulisani elektricitet izgubi atribut statiki i bude

doveden u stanje brzog kretanja, odnosno kada doe do pranjenja naelektrisanja.

Postoji vie oblika pranjenja statikog elektriciteta, mada razlika izmeu njih nije uvek sasvim

precizno jasna i definisana. Najopasnije pranjenje je pranjenje u obliku varnice koje nastaje

pranjenjem izmeu vrstih ili tenih provodnika. Ovo pranjenje karakterie se jasno definisanim i svetlim vidljivim kanalom pranjenja u kome je visoka gustina struje, prema tome i energije. Ovo

pranjenje je veoma brzo i karakterie se otrim praskom. Kod ovog procesa sva akumulisana energija se

isprazni u kratkom intervalu, pa je i snaga koju proces emituje velika, mada se radi o relativno veoma

malim energijama. Ukoliko se u kanalu pranjenja pojavi izvesna otpornost produava se trajanje varnice

i smanjuje njena snaga. Proces pranjenja se deava kada elektrino polje izmeu provodnika prekorai

probojnu vrstou vazduha ili drugog izolatora izmeu njih. Energija varnice, obzirom da se oslobodi

praktino sva akumulisana energija, iznosi:

E=0,5QU=0,5CU2 .................................................................(5)

pri emu je: E - osloboena energija (J);

Q Koliina naelektrisanja na provodniku (C);

U Potencijal provodnika u trenutku pranjenja (V);

C Kapacitet provodnika (F).


Duga AD



Tipine vrednosti kapaciteta, kao osnov za procenu, za neke provodnike date su u tabeli 2 (L1).

Drugi mogui oblik pranjenja sa provodnika karakteristian je za vrlo male provodnike ili

provodnike sa iljcima, ili otrih ivica, odnosno sve one kod kojih postoje povrine malog radijusa

zakrivljenja, poznat je kao pranjenje u obliku korone. Ono moe da bude pranjenje prema drugom telu

ili zemlji, ali moe da bude i disipacija naelektrisanja u atmosferu. Ovo pranjenje nastaje zbog toga to

je u neposrednoj blizini povrina malog radijusa elektrino polje veoma visoko, mada se njegov intenzitet

brzo smanjuje sa rastojanjem od otrih ivica. Pod delovanjem lokalnog polja velikog intenziteta vazduh u

okolini iljka bude jonizovan i na taj nain naelektrisanje moe da napusti objekat. Meutim ve malo

dalje od provodnika, elektrino polje, pa time i jonizacija nije izraena, te se uspostavlja mala stabilna

struja koja je ovisna o vodljivosti vazduha u ovom prostoru. Korona pranjenje moe se prepoznati po

iteem zvuku i slabom svetlu koje se vidi u mraku. Ovo pranjenje moe biti trajno, a moe se

manifestovati kratkotrajnim diskretnim pranjenjima.

Tabela 2. Tipine vrednosti kapaciteta nekih metalnih masa prema zemlji Objekat Kapacitet pF (10-12F) Mali metalni delovi (mlaznica na cevi) 10-20Mali kontejneri (kante, posude od 50dm3) 10-100Kontejneri srednje veliine 250-500dm3 50-300Velike procesne jedinice (rekacione posude) 100-1000Ljudsko telo 100-300

Gustina energije kod korona pranjenja je mnogo manja od one kod pranjenja u formi varnice.

Ukoliko potencijal provodnika nastavi da dalje raste, korona pranjenje moe lako da pree u pranjenje

varnicom.

Pasivni neutralizatori statikog naelektrisanja, o kojima e biti rei u nastavku, rade na principu

jonizacije prostora u okolini naelektrisanog tela korona efektom i neutralizacije naelektrisanja na nekom

telu rekombinacijom sa ovako stvorenim jonima.

etkasto pranjenje nastaje kad se naelektrisani materijal niske elektrine vodljivosti prazni prema provodniku i uglavnom ima oblik kratkih pranjenja slinih varnici sa diskretnih delova povrine

loe vodljivih materijala. Svako od ovih pranjenja je u stvari varnica koja je ograniena koliinom

naelektrisanja koja moe da protee kroz povrinu loe vodljivog materijala, a ako je provodnik prema

kome se pranjenje odvija sa otrim ivicama ili iljcima, pranjenje na provodniku e imati formu

korone. Energija koja se razvije moe biti dovoljna za paljenje, mada se smatra da ona retko vea od 4mJ.

Ovo bi znailo da etkasto pranjenje moe izazvati paljenje smea zapaljivih gasova ili para sa

vazduhom, ali verovatnoa paljenja smee veine zapaljivih praina sa vazduhom nije velika, jer praine

imaju uglavnom vee energije paljenja.

Propagativno etkasto pranjenje se razvija iz obinog etkastog pranjenja kod loe provodljivog materijala u obliku ploe sa znaajnim koliinama naelektrisanja razliitog znaka na

suprotnim povrinama ploe. Ovakav naelektrisani predmet se ponaa kao dielektrik naelektrisanog

kondenzatora. Ako se sada on primakne vodiu rezultantno elektrostatiko polje uzrokuje jonizaciju


Duga AD



znaajnog dela povrine ploe. Tada dolazi do pranjenja kroz jonizovani gas u okolini pri emu se

naelektrisanje tog dela povrine isprazni kroz taku inicijalnog etkastog pranjenja. Ovakvo pranjenje

lii na varnicu, moe imati relativno veliku energiju i prema tome moe biti veoma zapaljivo.

Energije paljenja smea zapaljivih gasova ili para zapaljivih tenosti sa vazduhom zavise od vrste

gasa i mogu se priblino odrediti iz eksplozione grupe kojoj gas pripada. Tako gasovi eksplozione grupe

IIC (vodonik, acetilen, ugljen disulfid) imaju energije paljenja reda 20J, dok minimalne energije paljenja gasova i para eksplozione grupe B iznose oko 60J, a minimalne energije paljenja para i gasova eksplozione grupe IIA reda 200J ili vie. Energija paljenja date gasne (parne) smee sa vazduhom je funkcija i koncentracije gasa (pare) u smei. Najnia, minimalna, energija paljenja je ona koja se nalazi u

relevantnim podacima i ona odgovara koncentraciji koja je jednaka ili vrlo bliska stehiometrijskoj

koncentraciji gasa (pare), odnosno koncentraciji kod koje se, prilikom paljenja, potroi sav prisutni gas

ali i sav prisutni kiseonik (idealna smea). Dakle koncentracija kod koje je energija paljenja smee

najnia nalazi se u ili u neposrednoj blizini stehiometrijske koncentracije ili ba u toj taki. Kod

koncentracija veih ili manjih od ove take, energije paljenja rastu i u DGE (LEL), odnosno GGE (UEL)

asimptotski tee beskonanosti (Slika 4).

Energije paljenja zapaljivih praina u smei sa vazduhom kreu se uglavnom u intervalu od 1mJ

do nekoliko J, mada postoje i praine niskih energija paljenja kao to je praina aluminijuma ili praina

cezijuma. Kad su u pitanju eksplozivi, minimalne energije paljenja esto je veoma teko odrediti, ali one

prema literaturnim podacima mogu biti i samo 1J. Kako je pranjenje varnicom najzapaljivije, nije teko zakljuiti da je pranjenje sa izolovanih

provodnika najvaniji potencijalni uzronik paljenja eksplozivnih smea. Mogunost paljenja sa

izolovanih provodnika moemo oceniti poreenjem akumulisane energije po jednaini 5 sa minimalnom

energijom paljenja. Ako bi proveli ovakvo poreenje kod potencijalnih korona pranjenja to bi dalo

suvie pesimistine rezultate, imajui u vidu da se kod tog oblika pranjenja akumulisana energija

disipira postepeno i ne dolazi do trenutnog oslobaanja nakupljene energije.

etkasto pranjenje je relativno manje energije, zbog toga to protok naelektrisanja ograniava

otpornost materijala. Meutim velika gustina energije uzrokuje veu opasnost od paljenja u odnosu na

korona pranjenje. Propagativno etkasto pranjenje sa nevodljivih materijala moe biti veoma opasno,

jer se i ovde oslobaa znaajan deo energije dat relacijom 5, dakle samo pranjenje moe biti gotovo

jednako opasno kao i pranjenje varnicom.

1.3 Delovanje statikog elektriciteta na ljude

Mada se kod statikog elektriciteta na ljudima moe pojaviti napon od vie kV, u nekim

sluajevima i vie desetina kV, ukupna energija koja se oslobodi pranjenjem statikog elektriciteta

relativno je mala. Tako, ako je potencijal ljudskog organizma 10kV, a ako je kapacitet prema zemlji

220pF, tada je energija koja je akumulisana na oveku 11mJ. Po nekim literaturnim podacima


Duga AD



maksimalni teoretski potencijal nastao statikim naelektrisanjem na ljudskom telu je 100kV, dok je

maksimalni izmereni potencijal reda 50kV. Kod ovog potencijala uz iste pretpostavke maksimalna

akumulisana energija iznosi 0,275J.

Osetljivost na pranjenje statikog elektriciteta individualna je osobina. Kod pranjenja sa

energijom 10mJ neke osetljivije osobe osete nelagodnost, dok je kod drugih potrebno pranjenje od vie

stotina mJ da doe do snane miine kontrakcije. Smatra se da gubitak svesti nastaje kod pranjenja

energije od nekoliko J. Kako je energija pranjenja sa naelektrisanog ljudskog tela retko iznad 100mJ

ozbiljnije direktne posledice, izuzimajui neprijatne udare koji mogu izazvati psiholoke efekte, veoma

su retke. Vea opasnost nastaje kod pranjenja sa nekog naelektrisanog provodnika ili drugog

naelektrisanog materijala vee kapacitivnosti, prema oveku, jer ovakvo pranjenje moe u odreenim

situacijama imati i energiju koja moe izazvati neto tee posledice. Ipak generalno se moe rei da

opasnost od ozbiljnog direktnog fiziolokog dejstva pranjenja statikog elektriciteta na ljudski

organizam nije verovatna. Postoji verovatnoa da delovanje pranjenja, izazove miine kontrakcije i

proizvede indirektne povrede koje su rezultat, na primer, pada sa visine. Mnogo tee posledice nastaju

potencijalnim pranjenjem u prostoru u kojem postoje zapaljive ili eksplozivne smee gasova, para ili ak

praina sa vazduhom i ovim efektima posveen je, pre svega, ovaj Pravilnik.

1.4 Opasna naelektrisanja

Najverovatniji uzronik paljenja, obzirom na razvijenu eneriju i nain pranjenja bilo bi

pranjenje izolovanih elektrinih provodnika, meutim za ovakve situacije je i nain zatite sasvim jasan.

Takve materijale potrebno je meusobno povezati i spojiti na uzemljiva preko dozemnih veza relativno

lako dostinih iznosa ukupne otpornosti. Kad su u pitanju nevodljivi materijali, samo uzemljenje u

odreenim situacijama nije dovoljna mera zatite. Meutim i ovde je uzemljenje neophodno, naime

rekombinacija naelektrisanja preko uzemljenja nije trenutna, ali ona postoji i bez nje bi bilans stvoreno-

rekombinovano naelektrisanje bio veoma nepovoljan i akumulacija bi mogla biti veoma velika. Iz tog

razloga mera uzemljenja je neophodna i neizbena, mada u nekim situacijama nedovoljna mera zatite od

statikog elektriciteta. Uzemljenje se realizuje vezom vodljivih materijala koji su u kontaktu sa

nevodljivim, sa zemljom. Od ove se mere ne sme odustati, bez obzira na primenu drugih dodatnih mera

eliminacije naelektrisanja. Sve ostale mere su dopuna, odnosno poboljanje, ove osnovne mere.

Osim naelektrisanja izolovanih provodnika, opasnosti nastaju kod svakog kretanja koje ukljuuje

promene u relativnom meusobnom poloaju kontaktnih povrina razliitih substanci, posebno ako je

jedna od njih ili obe loe vodljiva, kad je rekombinacija naelektrisanja oteana ili zaustavljena. Najei

ovakvi procesi kojima je imanentno nastajanje opasnih naelektrisanja su:

Protok loe vodljivih tenosti, naprimer veine tenih ugljovodonika, velikom brzinom kroz cevovode i pripadajue armature (spojnice, filtere, itd);

Kretanje nevodljivih traka preko transportnih sistema koje ukljuuje trenje; Upotreba nevodljivog pogonskog klinastog remenja ili prenosnika;


Duga AD



Kretanje usitrnjenog vrstog materijala (praine) kroz levkove ili pneumatske transportne sisteme; Kretanje vozila za prevoz zapaljih tenosti; Naelektrisanje na ljudima koji su izolovani od zemlje,

1.4.1 Naelektrisanje na tenostima Naelektrisanje loe vodljivih tenosti nastaje kontaktnim naelektrisanjem, odnosno stvaranjem

dvojnog sloja, kako je objanjeno u 1.1. Koliina naelektrisanja tenosti zavisi od mnogih faktora, kao

to je vodljivost tenosti, ali i o uslovima proticanja. Poznato je da turbulentno kretanje generie mnogo

vie naelektrisanja od laminarnog kretanja. Prema L1 kod jednofaznih tenosti, struja naelektrisanja

proporcionalna je brzini kretanja tenosti kod laminarnog kretanja, meutim kod turbulentnog kretanja

ona je proporcionalna kvadratu brzine kretanja tenosti. Ovo dobro ilustruje predhodno izneseno

zapaanje. Potpuno laminarno kretanje tenosti nije mogue ostvariti u realnim transportnim sistemima,

ali je potrebno teiti ovom cilju koliko god je to mogue, na primer izbegavanjem promena pravaca

cevovoda kada je to mogue, koritenjem to vie ravnih deonica, izbegavanjem postavljanja filtera

posebno na kraju cevovoda, itd. U realnim sistemima sa cevovodima od vodljivih, na primer metalnih

cevi, struja i koliina naelektrisanja rastu sa poveanjem brzine tenosti u cevovodu, a opadaju sa

poveanjem vodljivosti tenosti. Jedna od empirijskih jednaina koja opisuje gustina naelektrisanja loe

vodljive tenosti koja ima vodljivost dovoljno nisku da zadri naelektrisanje i koja naputa cevovodni

sistem beskonane duine i ulazi u neki rezervoar ili kontejner moe se izraziti kao:

5v ....................................................................................... (6) gde je: - gustina naelektrisanja (C/m3);

v linearna brzina tenosti (m/s).

Iz ovoga sledi da je gustina naelektrisanja kod brzine od 1m/s jednaka 5C/m3, dok je kod brzine od 10m/s ta gustina oko 50C/m3. U praktinim razmatranjima cev se moe smatrati beskonanom, odnosno primenjuje se izraz 6,

ako je L>3v (m, m/s, s). (vidi izraz 5) Do poveanja gustine naelektrisanja dolazi kod viefaznih tenosti. Tako, poveanje

naelektrisanja nastaje ako tenost sadri vodu, mada bi odreena koliina vode u tenosti mogla izgledati

kao povoljan efekat istina je suprotna. Eliminacijom nerastvorene vode ili neke druge tenosti u osnovnoj

tenosti postie se redukcija generisanja statikog naelektrisanja. Do poveanja naelektrisanja dolazi i

kod prolaska tenosti kroz filtere, posebno fine filtere. Grubi filteri ne utiu bitno na poveanje gustine

naelektrisanja, kod jednofaznih tenosti, meutim kod viefaznih tenosti oni potpomau disperziju dve

faze (npr. zapaljiva tenost i voda) i time poveavaju gustinu naelektrisanja. Meutim fini mikronski

filteri mogu poveati naelektrisanje za nekoliko redova veliine. Iz tog razloga ako su u nekom sistemu

cevovodnog transporta loe vodljivih a zapaljivih tenosti potrebni ovakvi fini filteri njih treba postaviti

na poetku cevovoda, sa ciljem da se, u njima stvorenom naelektrisanju, prui ansa za disipaciju

kontaktom sa uzemljenim zidovima cevovoda na ostatku puta prema rezervoaru. U sluaju postavljanja


Duga AD



filtera pri kraju cevovoda, odnosno blizu mesta utakanja u rezervoar mala je verovatnoa da joni

generisani prolaskom kroz pore filtera dou u kontakt sa uzemljenim zidom rezervoara i da mu predaju

svoje naelektrisanje.

Rasprskavanje mlaza tenosti nakon naputanja cevi dodatno poveava naelektrisanje iz dva

razloga. Tenost koja neprekinuto tee kroz cevovod predaje deo svog naelektrisanja preko povrine

cevi, kad doe do rasprenja u kapljice, preostalo naelektrisanje je distribuirano po toj kapljici i mlaz je

dodatno naelektrisan. Sa druge strane kada mlaz udara u neki objekat, na primer zid rezervoara dolazi do

dodatnog kontaktnog naelektrisanja i na taj nain naelektrisanje tenost se moe znaajno poveati.

Posebno je opasno raspenje tenosti koja sadri vodu. Izbacivanje tenosti iz mlaznica moe takoe

bitno poveati naelektrisanje. Do poveanja naelektrisanja dolazi i kod meanja tenosti, na primer u

disolverima, perl mlinovima ili meaima. Koliina stvorenog naelektrisanja takoe je ovisna o brzini

meanja, vodljivosti tenosti i vrsti materijala meaa kojim se vri meanje.

Kad tenost dospe u kontejner, odnosno rezervoar, ukoliko je ona loe vodljiva naelektrisanje se

moe zadrati relastivno dugo, sve do isteka vremena 5. Naelektrisanja istog znaka se meusobno odbijaju i tee da se zadre na vanjskim povrinama tenosti. Naelektrisanja koja dospeju do povrina

tenosti koje su ograniene zidom rezervoara bivaju postepeno predata zidu rezervoara i ako je on vodljiv

i uzemljen, odvedena u zemlju (konano nakon isteka vremena 5). Naelektrisanja koja dospeju na slobodnu povrinu tenosti formiraju elektrino polje unutar parnog prostora rezervoara i ako je ovo

polje dovoljnog intenziteta, mogu dovesti do pranjenja unutar tog prostora. Kako je ovaj prostor

uglavnom zona 0 opasnosti, dakle sadri trajno ili esto eksplozivne koncentracije, rezultat ovakvog

pranjenja lako moe biti eksplozija. U toku trajanja procesa punjenja rezervoara imamo istovremeno

dovoenje naelektrisanja sa tenou koja dolazi ve naelektrisana i do procesa relaksacije naelektrisanja

disipacijom preko uzemljenih zidova rezervoara. Najvee naelektrisanje je neposredno nakon zavretka

punjenja rezervoara i ono se posle toga smanjuje u vremenu. Dakle najvee polje i najvei potencijali

nastaju neposredno nakon zavretka istakanja i to je razlog to se u odreenom vremenu nakon toga ne

sme vriti uzorkovanje, merenje temperature ili koliine tenosti mernim ipkama, itd. O ovome e biti

vie rei u nastavku.


Duga AD



Smatra se da kod tenosti ija je specifina vodljivost iznad 50pS/m, emu odgovara vreme

relaksacije od 0,35s, ne moe doi do stvaranja opasnih potencijala. Ako u tenosti koja dospeva do rezervoara postoji dovoljno naelektrisanje formira se polje unutar tenosti, ali i izvan nje prema

vanjskom prostoru. Ako je stvoreno polje dovoljno visoko moe doi do pranjenja unutar tenosti i do

pranjenja izvan tenosti. Pranjenje unutar tenosti ne moe iz jasnih razloga produkovati eksploziju,

moe jedino produkovati hemijske promene u tenosti i eventualno koroziju posude, ali je potencijalno

pranjenje unutar parnog prostora daleko opasnije. Na slici 4a prikazan je jedan tipian rezervoar

zapaljive tenosti sa definisanim zonama opasnosti, a na slici 4b raspored naelektrisanja i priblian izgled

elektrinog polja unutar tog rezervoara kod utakanja tenosti. Nije potrebno posebno objanjavati da

opasnost od paljenja unutar cevovoda pod pritiskom nije izraena, obzirom na izostanak vazduha.

Moe se videti da se naelektrisanja, pod dejstvom Kulonovih sila, rasporeuju tako da se nalaze

na to veoj meusobnoj udaljenosti, odnosno tee da dosegnu granine povrine tenosti. Ovaj proces

nije trenutan, ve zahteva izvesno vreme koje zavisi o vodljivosti tenosti. Ona naelektrisanja koja

dospevaju do zidova rezervoara koji je metalni i uzemljen, bivaju pre ili kasnije odvedena u zemlju.

Meutim naelektrisanja koja se koncentriu na slobodnoj povrini tenosti formiraju elektrino polje,

koje moe u odreenim situacijama uzrokovati varnicu koja bi mogla postati siguran uzronik paljenja.

Interesantno je da, prema literaturi 3, manji rezervoari imaju vee iznose elektrinog polja u odnosu na

vee rezervoare. Jasno je da bi rezervoar od nevodljivog materijala ili izolovani vodljivi rezervoar bitno

smanjili brzinu odvoenja i time radikalno poveali opasnost od pranjenja. Opisani proces nije statian

jer kod utakanja tenosti postoji istovremeno dovoenje naelektrisanja sa tenou koja dolazi i njegovo

odvoenje preko zida uzemljenog rezervoara, pa ako bi ovo zadnje bilo znaajno umanjeno ravnotea bi

se dostigla na znatno viem nivou naelektrisanja i na viem potencijalu. Ako je ipak neophodno koristiti

rezervoare od nevodljivog materijala (npr. radi korozije kod visoko korozivnih tenosti) tada se

preporuuje da se pri dnu rezervoara postavi uzemljena metalna ploa koja e odvoditi naelektrisanje.

Povrina ove ploe treba da bude, prema L2: A=0,04V, pri emu je A povrina ploe u m2, a V

volumen rezervoara u m3. Meutim mora se voditi rauna da takva ploa ne sme nikad ostati iznad nivoa

tenosti jer bi u tom sluaju ona bila potencijalni uzrok pranjenja sa povrine tenosti prema njoj ili

4a. ZONE OPASNOSTI NADZEMNOG REZERVOARA HEKSANA PREMA IEC 79-10, PRIMER BR. 8

LEGENDAPrema IEC 79-10/87

ZONA 1

ZONA 0

ZONA 2

Slika 4b. SKICA RASPODELE NAELEKTRISANJA I PRIBLI@AN IZGLED ELEKTRI^ NOG POLJA U REZER


Duga AD



obrnuto. Stoga ona treba da bude postavljena ispod izlaznog otvora za tenost tako da nikad ne moe

ostati okruena zapaljivim parama.

Na slici 5a moe se videti da akumulacija naelektrisanja najvea ako tenost u kontejner pada sa

visine u vidu rasprenih kapljica i ako kontejner nije uzemljen, ili je izraen od nevodljivog materijala.

Uzemljenjem kontejnera koliina naelektrisanja se neto smanjuje, ali je smanjenje vee ako cev za

utakanje bude potopljena do dna kontejnera (5c). Ova cev treba da bude vodljiva (fleksibilna metalna cev

ili cev od vodljive gume) ili eventulano od nevodljivog materijala sa uzemljenom metalnom mreom

unutar cevi.

Kod zatite od pranjenja naelektrisanja sa tenosti postoje dva mogua principa, od kojih je prvi

smanjenje generisanja naelektrisanja a drugi je poveanje odvoenja naelektrisanja. Dakle potrebno je

poduzeti kombinaciju:

uzemljenja i povezivanja svih metalnih delova i odvoenje naelektrisanja sa ljudi; minimiziranje stvaranja naelektrisanja; poveanje disipacije naelektrisanja. U cilju smanjenja verovatnoe pranjenja sa povrine tenosti potrebno je maksimalno izbegavati

da se sa bokova ili krova rezervoara pojavljuju otri metalni predmeti koji pojaavaju elektrino polje.

Motke za merenje nivoa tenosti, termometri, ureaji za uzimanje uzoraka, i slini ureaji ne smeju se

uvoditi u rezervoar u toku i neposredno nakon zavretka transporta tenosti dok naelektrisanje ne

disipira, jer se na ovaj nain pojavljuje mogunost pranjenja izmeu povrine tenosti i metalne mase

koja se njoj pribliava i koja oko svojih otrih ivica moe dodatno pojaati polje. Tako se uzimanje

uzoraka, merenje nivoa motkom za merenje i drugi slini procesi ne smeju obavljati u vremenu kraem

od 3 ili 100s, nakon zavretka utakanja. Ukoliko tenost sadri primese, na primer vodu, ovaj period

Slika 5. ELEKTROSTATI^ KO NAELEKTRISANJE METALNOG KONTEJNERA KOD UTAKANJA LO[ E VODLJIVIH TE^ NOSTI

Slika 5b. UTAKANJE LOE VODLJIH TE^ NOSTI SA RASPR[ ENJEM TE^ NOSTI PADOM IZ VISINE - KONTEJNER UZEMLJEN

Slika 5a. UTAKANJE LOE VODLJIH TE^ NOSTI SA RASPR[ ENJEM TE^ NOSTI PADOM IZ VISINE - KONTEJNER NEUZEMLJEN

Slika 5c. UTAKANJE LOE VODLJIH TE^ NOSTI BEZ RASTE^ NOSTI PADOM IZ VISINE - KONTEJNER UZEMLJEN


Duga AD



treba da bude 30minuta, da se osigura relaksacija naelektrisanja pre ovih postupaka.

Ukoliko bi se tenost kod utakanja rasprskavala u maglicu, na primer utakanjem sa visine,

kapljice formirane na taj nain bi zadrale svoje naelektrisanje bez mogunosti da ga predaju zidu

rezervoara i dolo bi do novostvorenog naelektrisanja kontaktom kapljica sa zidom rezervoara i drugim

vrstim preprekama, kao i sa vazduhom, koje bi jo vie povealo akumulaciju u rezervoaru a u toku

pada potpuno anuliralo disipaciju. Osim toga i sama maglica bi posedovala izvesno polje unutar oblaka,

ali i izvan njega i to bi moglo biti takoe opasno. Iz tog razloga utakanje zapaljive tenosti slobodnim

padom sa visine nije dozvoljeno i utakanje treba da bude pri dnu rezervoara, kako je prikazano na slici

5c. O ovome treba voditi rauna kod punjenja procesnih posuda u pogonima IBL Duga.

Smanjenje koliine stvorenog naelektrisanja moe se postii na vie naina, a u najveem broju

situacija kombinacija mera iz jedne i druge grupe daje optimalne rezultate. Jedan od naina eliminacije

bio bi poveanje vodljivost loe vodljivih tenosti, kad god je to mogue. Treba jo jednom napomenuti

da dodavanje vode za veinu zapaljivih tenosti daje negativne rezultate, odnosno poveava

naelektrisanje u istim uslovima. Poveanje vodljivosti tenosti iznad 50pS/m (specifina otpornost ispod

2x1010m) praktino ponitava mogunost akumulacije naelektrisanja, samo uz adekvatno uzemljenje kontejnera. Meutim, na alost, odgovarajui aditivi koji poveavaju vodljivost tenosti a da pri tome ne

pogoravaju tehnoloke osobine tenosti za mnoge ugljovodonike, recimo za naftne derivate, nisu

poznati. Neki drugi dodaci i neistoe u tenosti mogu imati takoe negativan efekat. Poznato je naime

da kontaminanti velike molekularne teine poveavaju akumulaciju statikog naelektrisanja, a da

istovremeno ne poveavaju znaajno vodljivost tenosti.

Prema literaturi 3 posebno opasan je transport etera i ugljen disulfida (CS2), a opasnost

respektivno opada kod nekih homologa benzena, benzina, kerozina, drugih naftnih derivata, nekih

hlorinisanih ugljovodonika, estera, ketona i alkohola. Prema istom izvoru akumulacija naelektrisanja kod

niih alkohola u metalnim uzemljenim sistemima je zanemarljiva. Sirova ulja, prema istom izvoru,

takoe ne akumuliu toliko naelektrisanja da mogu uzrokovati paljenje.

Tabela 3. Raspon vodljivosti nekih tenosti Tenosti Vodljivost pS/mVisoko rafinisani ugljovodonici 1000Laki destilati 1-100Crna ulja 1000-10000Destilisana voda 108

Svi teni ugljovodonici nemaju jednaku vodljivost i neki od njih spadaju u materijale koji,

zahvaljujui dovoljnoj vodljivosti, nisu skloni akumulaciji naelektrisanja. Kako je reeno, ako tenosti

imaju specifinu vodljivost iznad 50pS/m generalno one ne akumuliraju znaajne koliine naelektrisanja.

Kako neki relevantni izvori (L1) ovu granicu opasnih tenosti pomeraju na 10 pS/m, moglo bi se

zakljuiti da je kod tenosti vodljivosti izmeu 10 i 50pS/m mogunost akumulacije naelektrisanja

umerena. Tenosti ija je specifina vodljivost manja od 10pS/m, odnosno volumnom specifinom

otpornou iznad 1011m, sklone su stvaranju i akumulaciji elektriciteta i kod kojih mere uzemljenja i


Duga AD



izjednaenja potencijala nisu dovoljne za bezbedan rad. Za orijentaciju moe se oekivati da sve visoko

rafinisane iste zapaljive tenosti imaju nisku vodljivost i mogu akumulisati znaajne koliine

naelektrisanja, osim ako se merenjem vodljivosti (otpornosti) utvrdi drugaije. Generalno se vodljivost

moe oceniti iz tabele 3.

Pranje praznih rezervoara u kojima jo uvek egzistiraju zapaljive pare rasprenom vodom moe

ponekad imati opasne efekte. Kod takvih procesa potrebno je prethodno eliminisati zapaljive pare iz

rezervoara.

Jedan od naina za smanjenje generisanja statikog naelektrisanja na tenostima je kontrola

brzine transporta. Generalno se moe rei da je poveanje prenika cevovoda kod iste brzine kretanja

tenosti akumulacija naelektrisanja vea, meutim poveanje brzine transporta kod istog prenika

cevovoda takoe poveava naelektrisanje. Dakle smanjenje brzine transporta povoljno utie na koliinu

akumulisanog naelektrisanja i time direktno i na opasnost od pranjenja. Naravno da je za tenosti ija

vodljivost manja i ogranienje brzine transporta otrije.

Tako saglasno L3, L6 i L7 ako brzina transporta ne premauje vrednost iz jednaine 7 koliina

nalektrisanja nije prevelika. Isti izraz daje literatura L6.

V2d0,64, (7) gde je V brzina transporta (m/s), d dijametar cevi m a sa dimenzijom na drugoj strani jednaine u m3/s2.

Ovo daje vrednosti koje su definisane u tabeli 4.

Tabela 4. Maksimalna brzina nisko vodljivih tenosti u ovisnosti o dijametru cevovoda.

D (mm) 10 25 30 100 200 400 600 Vmax (m/s) 8 4,9 3,5 2,5 1,8 1,3 1,0 Saglasno izvoru L1, brzinu transporta tenosti ija je vodljivost manja od 50pS/m treba da se

ogranii na 1m/s sve dok postoji bilo koja druga faza, na primer voda koja se nalazi u tenosti. Druga

faza najverovatnije postoji u poetku operacije punjenja rezervoara. Ovaj izvor kae da je brzina

transporta tenost vodljivost manje od 50pS/m brzina ni u kom sluaju ne sme premaiti 7m/s, a

preporuuje se da brzina ne premai 2m/s. Brzina transporta prema L2 treba da je nia od ove dve

vrednosti:

v=7 (m/s) i

Vd=N (m/s, m, m2/s) (8)

Za tenosti vodljivosti iznad 5pS/m za N se predlae vrednost od 0,5m2/s, pa druga jednaina ima

oblik:

Vd=0,5 (m/s, m, m2/s) (8a)

Za tenosti vodljivosti manje od 5pS/m neki izvori predlau N=0,38m2/s, dok je prema

britanskim izvorima vrednost od 0,5m2/s sasvim dovoljna da osigura malu akumulaciju naelektrisanja.

Prema ovim podacima vrednosti brzine bi bile prema tabeli 5.

Tabela 5. Maksimalna brzina nisko vodljivih tenosti u ovisnosti o dijametru cevovoda prema BS 5958.


Duga AD



D (mm) 10 25 30 100 200 400 600

V1max (m/s) za duinu cevi L


Duga AD



V brzina tenosti u komori (m/s)

- vreme relaksacije (s) Za veinu ugljovodonika vredi 0=18, odnosno =18/k pa predhodna formula za njih izgleda ovako: L/V =54/k (9a)

Za tenosti vodljivosti manje od 2pS/m, odnosno >9s, prema literauri L2, L/V bi trebalo da bude vee od 100 sekundi.

Postoje jo neka pravila kojih se potrebno pridravati da bi se opasnost od pranjenja redukovala

na prihvatljive vrednosti. Punjenje i pranjenje posuda i rezervoara treba da se obavlja cevovodnim

sistemima, mada i u tom sluaju postoje opasnosti koje su pomenute. Ne treba da se koriste kante ili

vedra za pretakanje. Kod utakanja cev treba da bude potopljena do dna posude (vidi sliku 5c) i tako

postavljena da se minimizira turbulencija. Ukoliko je istakanje iz cevi koja ne dostie dno posude

neizbeno, ogranienje brzine mora biti jo nie od vrednosti datih napred. Posude naravno moraju biti

metalne i uzemljene. Generalno se smatra da pretakanje u i iz metalnih uzemljenih posuda zapremine do

25dm3, ne stvara opasnost, ali se na primer metalne kante koje su visile na plastinim rukama i na taj

nain bile izolovane od zemlje bile uzrok mnogih poara. Potrebno je na najmanju meru svesti primenu

nerastvorivih komponenti.

Opasnost postoji takoe kada se neka tenost utae u rezervoar ili posudu u kojoj je ranije bila

tenost drugaijeg parnog pritiska, odnosno drugaije isparljivosti. Ovakvi reimi rada u strunoj

literaturi naziva se preklopno punjenje (Switch loading). Posebna opasnost nastaje i kada se tenost koja

ima nizak pritisak para utae u rezervoar u kojem postoje pare od predhodne upotrebe. U veini sluajeva

koncentracija unutar rezervoara e, u toku ovog procesa, proi itav eksplozivni dijapazon koncentracija

(LEL - UEL). Najgora situacija je ako se kad se tenost utae u rezervoar koji sadri pare ugljovodonika

sa niom takom paljenja, na primer kada se utae kerozin ili nafta u rezervoar u kome je predhodno bio

benzin, ije se pare jo nalaze u rezervoaru. Slino bi bilo i sa punjenjem rezervoara ili kontejnera u

kojima je predhodno bila recimo solvent nafta ili vajt pirit u rezervoar ili kontejner u kome je predhodno

bio recimo aceton ili metil ili etil acetat ili trietilamin. U ovakvim situacijama da bi se opasnost

kontrolisala neophodno je poduzeti sledee korake:

Tenost nie take paljenja koja je predhodno bila u rezervoaru mora se u potpunosti isprazniti iz rezervoara;

Tenost koja se utae mora se ubacivati brzinom manjom od 1m/s sve dok nivo tenosti ne premai nivo ulazne cevi za vrednosti date na predhodnoj strani. Nakon toga brzina utakanja moe se

poveati do dozvoljenih brzina saglasno napred iznesenom.

Ukoliko je opasnost od pranjenja teko pouzdano eliminisati ovim metodama mora se pristupiti

inertizaciji (blanketiranju) parnog prostora rezervoara ili kontejnera. Poznato je naime da svi zapaljivi

materijali radikalno menjaju svoju zapaljivost ako se sadraj kiseonika (normalno oko 21%) u vazduhu

menja. Koncentracija kiseonika u vazduhu kod koje u laboratorijskim uslovima materijal ne gori naziva


Duga AD



se kiseoniki indeks materijala. Kiseoniki indeksi razliitih gorivih materijala su razliiti, ali se moe rei da, ako se dodavanjem nekog od inertnih gasova, azota, CO2, ili argona, sadraj kiseonika svede

ispod 10% praktino ne postoji mogunost paljenja, bez obzira na eventualno pranjenje varnicom

dovoljne energije.

Iz razloga sigurnosti se ova koncentracija esto odrava ispod 8%. Ova mera nije jednostavna

niti jeftina, ali je u situacijama kada se stvaranje snanih elektrinih polja unutar rezervoara za lako

zapaljive tenosti ne moe izbei, mora primeniti.

Treba napomenuti da je svaki izolovani provodnik u unutranjosti rezervoara veoma opasan. Postoje

podaci da su metalne kantice ili konzerve koje su zaboravljene u rezervoarima u toku ienja i koje su,

nakon punjenja rezervoara plutale po povrini tenosti bile uzrok mnogih akcidenata.

Poseban problem je naelektrisanje autocisterni koje nastaje kod utakanja tenosti i dodatno u

transportu kontaktnim naelektrisanjem radi ega vozilo moe primiti znaajnu koliinu naelektrisanja

Ovako naelektrisano vozilo predstavlja primer izolovanog provodnika koji je izolovan pneumaticima

vozila. Kod ovog sluaja pojavljuje se naelektrisanje na tenosti sa slinim osobinama kao kod

rezervoara na slici 4, ali se pojavljuje i potencijal izmeu metalnih masa cisterne i zemlje. Pokuaj

odvoenja naelektrisanja postavljanjem traka od vodljive gume, ili lancima, saglasno iskustvima iz

Slika 6a. ELIMINACIJA ELEKTROSTATI^ KOG NAELEKTRISANJA SA CISTERNE ZA PREVOZ ZAPALJIVIH TE^ NOSTI PRI PRETAKANJU AUTOCISTERNI

Slika 6b. (1) PRINCIPIJELNA [ EMA STEZALJKE SA ODVOJENIM PREKIDA^ EM (2) PRINCIPIJELNA [ EMA STEZALJKE SA UGRA\ ENIM PREKIDA^ EM

Slika 6. UZEMLJENJE AUTOCISTERNI


Duga AD



razvijenih zemalja, nema mnogo efekta na disipaciju naelektrisanja iz jednostavno razloga to, kada je

asfalt suv, ve on predstavlja prepreku odvoenju naelektrisanja i ove trake nemaju funkciju. Kada je

asfalt mokar, vlani pneumatici mogu sasvim dobro odvoditi naelektrisanje sa metalnih masa vozila.

Opasnost od pranjenja sa cisterne prema zemlji nije velika i toku kada vozilo stoji ili je u pokretu. Osim

toga tada oko cisterne i ne postoje zapaljive smee. Kada meutim doe do istakanja ili punjenja cisterne

dolazi do spajanja cisterne i ureaja za punjenje ili pranjenje. Sada je pranjenje sa cisterne prema

zemlji u obliku varnice veoma mogue, a u toku pretakanja oko vozila postoje eksploziono ugroeni

prostori, prikazani na slici 6. Iz tog razloga neophodno je odvesti nastali potencijal sa vozila pre poetka

istakanja. Meutim jednostavnim uzemljenjem naelektrisanog vozila dolazi do varnice u njegovoj

neposrednoj blizini i to moe biti opasno. Stoga je neophodno spojiti vozilo sa zemljom uspostavljajui

kontakt preko prekidaa koji e svojom konstrukcijom osigurati da nastala varnica ne moe izazvati

paljenje okolne atmosfere. To se kod nas uobiajeno radi sa kombinacijom stezaljke za uzemljenje koja

je preko prekidaa u zatiti Exd povezana sa uzemljenjem. Ideja je da se stezaljka spoji na vozilo uz

otvoren prekida. U ovoj fazi vozilo jo uvek nije uzemljeno i tek ukljuenjem prekidaa dolazi u vezu sa

zemljom, ali nastala varnica ostaje unutar prekidaa u zatiti Exd i ne moe izazvati paljenje okolne

atmosfere. Problem je u tome to naelektrisano vozilo moe imati potencijal od vie desetina kV, a

stezaljke za uzemljenje su obino jednostavne stezaljke za akumulatore koje su izolovane za neuporedivo

nie napone i moe se sa velikom izvesnou rei da moe doi do pranjenja preku tela rukovaoca.

Osim toga pogrena manipulacija, odnosno uzemljenje cisterne, uz ukljuen prekida moe produkovati

varnicu na opasnom mestu. Sa druge strane, ako se prekida ne ukljui na vreme, pre poetka istakanja,

vozilo moe ostati izolovano iako je na njega spojena stezaljka za uzemljenje.

Bolje reenje predstavlja stezaljka izolovana za visoke napone sa prekidaem u ruici koji se aktivira

prikljuenjem stezaljke na vozilo. Ovakve greke u tom sluaju nisu mogue i ne postoji mogunost

pranjenja naelektrisanja preko stezaljke za uzemljenje. Jedina mogua greka je sada mogunost da se

stezaljka, odnosno uzemljenje cisterne, uopte ne postavi pri istakanju. Ako se sumnja u ovakve

mogunosti postoje na tritu ureaji izvedeni u zatiti Exd koji mere otpornost cisterne prema zemlji i

dok god ta otpornost ne bude manja od 20 ne dozvoljavaju istakanje, na primer blokadom pumpe za istakanje ili blokadom ventila koji se postavi na cevi za istakanje.

Na slici 6 je prikazan sluaj autocisterne sa zonama opasnosti i rasporedom naelektrisanja i

principijelna ema ureaja za uzemljenje autocisterne. Sline opasnosti postoje i kod punjenja i kod

pranjenja vozila.

1.4.2 Naelektrisanje zapaljivih praina

Pod prainama podrazumevamo usitnjeni vrsti materijal raznih granulacija poevi od

mikronskih kao kod finih praina, do granulata ili ipsa. Praine se mogu nalaziti u formi oblaka

rasprene praine ili kao nagomilana praina. Naelektrisanje moe nastati kontaktnim naelektrisanjem

estica meusobno iako su istog sasatava, zbog razliite povrinske kontaminacije, kao i zbog kontaktnog


Duga AD



naelektrisanja praine dinamikim kontaktom sa vrstim povrinama sistema za pneumatski transport na

primer, ili kod mlevenja, prosejavanja, presipavanja ili mikronizacije. Vee naelektrisanje dobija se kod

mlevenja i mikronizacije nego kod presipavanja i prosejavanja, delom i zbog toga to se ovde radi sa

sitnijim esticama. Naelektrisanje praine rasprene u vazduhu nije dovoljno da se stvori elektrino polje

koje e prouzrokovati jonizaciju gasa oko estice i time omoguiti neutralizaciju naelektrisanja. Meutim

pribliavanjem estica meusobno, dolazi do poveanja jaine polja na granicama estica i pranjenja

koje ujedno smanjuje ukupno naelektrisanje oblaka.

Kod sferinih estica naelektrisanje po jedinici mase moe se izraziti (L1) kao:

3 q=------- (C/kg, C/m2, kg/m3, m) (10)

dr

pri emu je: q masena gustina naelektrisanja (C/kg); - povrinska gustina naelektrisanja (C/m2) d gustina estica (kg/m3);

r radijus estica (m). Iz ove jednaine vidi se da se vee naelektrisanje postie kod finijih estica koje su uz to i

zapaljivije, odnosno koje imaju manju energiju paljenja od estica vee granulacije.

Sa aspekta opasnosti od statikog naelektrisanja praine se mogu podeliti na tri grupe:

praine male otpornosti, na primer metalne praine sa specifinom volumnom otpornou do oko 106m;

praine sa srednjom specifinom otpornou, kao mnoge organske praine, npr brano, sa volumnom otpornou od 106 do 1012m;

praine visoke otpornosti na primer mnogi sintetiki polimeri i neki minerali kao kvarc, specifine otpornosti iznad 1012m.

Najmanju opasnost predstavljaju dobro vodljive praine, mada se one ree sreu, jer ak i

metalne praine oksidacijom vremenom gube svoju dobru vodljivost. U tabeli 6 date su izmerene

vrednosti masene gustine naelektrisanja kod nekih od procesa za srednje vodljive praine.

Kada se ove praine nagomilaju naelektrisanje se odrava zahvaljujui otpornosti koju materijal

ima i otpornosti prema zemlji. Ako se praina nakon procesa skladiti u vodljivom uzemljenom

kontejneru ili je u kontaktu sa uzemljenim metalnim delovima disipacija naelektrisanja je odreena

volumnom otpornou praine koja, osim otpornosti samog materijala, ukljuuje i otpornost izmeu

estica. Vreme relaksacije je dato izrazom:

=0 (11) pri emu je: - vreme relaksacije (s); - relativna dielektrina konstanta praine; 0 - dielektrina konstanta vakuuma (8,85x10-12F/m); - volumna otpornost praine (m)


Duga AD



Tabela 6. Gustine naelektrisanja kod nekih tipinih operacija sa srednje vodljivim prainama Operacija masena gustina dobijenog naelektrisanja (C/kg) Prosejavanje Presipanje Transport punim dodavaima Mlevenje Mikronizacija

10-3 do 10-5 10-1 do 10-3 1 do 10-2 1 do 10-1 102 do 10-1

Kod volumne otpornosti od 1012m bez otpornosti izmeu estica ovo daje vrednost =20s, to znai da i praine srednje otpornosti na gornjem delu opsega mogu zadrati naelektrisanje relativno dugo.

Naelektrisanje kod praina velike vodljivosti moe odrati dugo vremena ak i kad su one u metalnom

kontejneru. Vreme relaksacije moe biti reda asova i ak dana. Jedna od moguih mera zatite,

poveanje relativne vlanosti vazduha ovde esto nema smisla jer su loe vodljive praine uglavnom

nehigroskopne. Prema L1 pranjenje sa i unutar oblaka praine retko moe uzrokovati paljenje praina sa

minimalnom energijom paljenja veom od 20 do 30mJ. Najopasnija su pranjenja sa izolovanih

provodnika koji kontaktnim naelektrisanjem sa prainom, ili indukcijom, ili podelom naelektrisanja da

oblakom praine mogu biti jako naelektrisani a pranjenje moe biti sa znaajnom energijom u obliku

varnice koje je u stanju da upali i praine vee energije paljenja.

Saglasno L1 i L3 generalno se moe rei da, ako postoji opasnost od statikog naelektrisanja i

istovremeno mogunost paljenja zapaljivih praina, zatita se generalno svodi na kvalitetno i sigurno

uzemljenje svih vodljivih masa u sistemu i odvoenje naelektrisanja sa osoblja jer bi pranjenje ovakvih

naelektrisanja imalo formu varnice i time emitovalo veliku energiju. Pranjenje sa nevodljivih masa,

dakle sa praine imalo bi formu etkastog pranjenja i sa velikom verovatnoom energija nije dovoljna da

proizvede paljenje praine (L1). Pranjenje sa vodljivih materijala u formi varnice imalo bi potencijalno

energiju dovoljnu za paljenje i zapaljivih praina veih energija paljenja. Meutim, opasnost je mnogo

vea ako u istom prostoru postoje i smee para zapaljivih tenosti ili gasova sa vazduhom, obzirom na

injenicu na mnogo nie energije paljenja ovih materija.

Sistemi za transport, mlevenje, prosejavanje, itd zapaljivih praina mnogo su manje pogodni za

projektovanje mera smanjenja generisanja naelektrisanja od onih koji rade sa zapaljivim tenostima, jer

ih je teko prilagoditi tako da to ima znaajan uticaj na stvaranje naelektrisanja i stoga ovaj pristup retko

moe biti primenjen. Iz literaturnih podataka moe se videti jedino da je kod pneumatskog transporta loe

vodljivih praina manje naelektrisanje konstatovano kod veih gustina praine (semi bulked) nego kod

malih gustina transportovane praine.

Poveanje relativne vlanosti vazduha je jedan od potencijalnih naina poboljanja disipacije

naboja. Ono nije efikasno kod oblaka praine, obzirom da atmosferski vazduh nije dovoljno vodljiv da

disipira statiko naelektrisanje, bez obzira na stepen njegove relativne vlanosti. Meutim ovo moe biti

dobra mera disipacije kod nagomilanih praina, tako to poveava povrinsku vodljivost praina koje


Duga AD



apsorbuju izvesnu koliinu vlage na povrini estica. Meutim kod veine loe vodljivih praina koje su

hidrofobne poveanje relativne vlanosti daje slab ili nikakav rezultat.

Jonizatori, bilo pasivni koji deluju kod korona napona, bilo aktivni visokonaponski ili

radioaktivni, teoretski se mogu koristiti za poveanje disipacije naelektrisanja, ali njihova primena nije ni

jednostavna ni dovoljno efikasna. Prema literaturi L1 kod visoko otpornih praina povoljan efekat na

disipaciju naelektrisanja moe se postii upotrebom pasivnih eliminatora sa otrim iljcima ili sa icama

postavljenim na mestima gde dolazi do nagomilavanja praine. Ovim se ne eliminiu etkasta pranjenja,

ali se smanjuje njihova energija.

Dakle kod praina najvanija je konzekventna primena uzemljenja svih metalnih masa, koritenje

vodljivih uzemljenih kontejnera. Pri ovome se mora voditi rauna da svi delovi opreme budu adekvatno

uzemljeni, imajui u vidu da je pranjenje sa izolovanih vodia uvek u formi varnice kojom se oslobaa

relativno velika koliina energije koja moe biti vea od dosta velikih energija paljenja organskih

praina. Sama parcijalna pranjenja sa loe vodljivih praina imaju mnogo nie energije i verovatnoa

paljenja nije velika. Meutim ako se zajedno sa prainom u tehnolokom sistemu nalaze pare, na primer

organskih rastvaraa, tada je opasnost neuporedivo vea. U tim situacijama poduzimaju se druge mere

koje esto ukljuuju inertizaciju prostora uvoenjem inertnog gasa i korienje protiveksplozionih

oduaka, ili eventualno rad na temperaturama koje su znaajno nie od take paljenja datog rastvaraa.

Potrebno je, po mogunosti potpuno, izbei upotrebu nevodljivih kontejnera i drugih delova

opreme. Ventilatori mogu da imaju plastine delove samo iza filtera za prainu, na strani istog vazduha.

Filtere po mogunosti izvesti sa metalnim ili grafitnim vlaknima i fiksno ih uzemljiti. Potrebno je

provoditi eliminaciju naelektrisanja sa ljudi kod rada sa prainama energije paljenja manje od 10mJ,

imajui u vidu da ljudski organizam moe predstavljati izolovani, naelektrisani provodnik relativno

velikog kapaciteta. Kod koritenja providnih kontrolnih stakala njihova povrina treba da je to manja i

ne preporuuje se da veliina pojedinanog okna bude vea od 100mm po bilo kojoj dimenziji.

1.4.3 Naelektrisanje vrstih materijala Nevodljivi materijali sve se vie koriste kao delovi opreme ili konstrukcija u mnogim oblicima

koji ukljuuju cevi, kontejnere, rezervoare, ploe, obloge itd. Posebno veliku primenu imaju danas

sintetiki polimeri od kojih veina ima volumnu specifinu otpornost veu od 1012m, i povrinsku otpornost veu od 1012 i zbog toga su u stanju da akumuliu znaajne koliine naelektrisanja za dugo vremena (vreme relaksacije vee od 20s). Ovi materijali mogu se naelektrisati kontaktnim

naelektrisanjem, na primer prolaskom praine ili tenosti kroz plastine cevovode, ili preuzimanjem

dela naelektrisanja sa drugog naelektrisanog tela, kao kod sipanja naelektrisane praine u plastini

kontejner, kod koga moe doi do pranjenja sa praine prema kontejneru. Kako su ovakvi materijali

veoma slabo vodljivi maksimalno naelektrisanje nije odreeno vodljivou materijala prema zemlji,

nego probojnom vrstoom atmosfere. Ovo naelektrisanje moe dostii oko 30C/m2 ako je plastini materijal udaljen od metalnih masa. Meutim ako je plastina ploa na metalnoj ploi, dolazi do


Duga AD



redistribucije naelektrisanja i sada do proboja dolazi nakon dostizanja mnogo veih koliina

naelektrisanja nego u predhodnom sluaju. Dakle eventualno pranjenje ima veu energiju i time je

opasnije.

Slika 7. Elektrostaticko polje naelektrisane ploce od visokootpornog materijala

Slika 7b. Izolovana nevodljiva ploca i vodljiva uzemljena ploca u blizini

Slika 7c. Nevodljiva ploca na vodljivoj uzemljenenoj ploci

Uzemljena metalna ploca

Nevodljiva ploca

Uzemljena metalna ploca

Nevodljiva ploca

Nevodljiva ploca

Slika 7a. Izolovana nevodljiva ploca


Duga AD



Meutim i sam poloaj materijala u odnosu na metalne uzemljene predmete u njegovoj blizini

odreuje koliinu naelektrisanja. Tako je na slici 7a. prikazan raspored polja za jednu plou od loe

vodljivog materijala relativno velikih dimenzija. Vidi se da je polje relativno homogeno i jednako na obe

strane ploe. Kada se toj ploi priblii druga metalna uzemljena ploa slinih dimenzija dolazi do

redistribucije polja i njegovog smanjenja na slobodnoj povrini prema otvorenom prostoru, a poveanja

na povrini koja je prema metalnoj ploi. Kad se dve ploe spoje, kao u sluaju nevodljive presvlake na

metalnoj povrini, redistribucija je jo izraenija i nevodljiva ploa moe nakupiti mnogo vee

naelektrisanje pre nego to doe do proboja. etkasta pranjenja sa ovakvih materijala kada su udaljeni

od metalnih uzemljenih masa, saglasno L1, mogu izazvati paljenje smea ija je energija paljenja manja

od 4mJ, u kakve spadaju gotovo sve smee para ili gasova sa vazduhom. Meutim ako doe do

povrinske kontaminacije nevodljive ploe nekim materijalima koji su relativno vodljivi, etkasto

pranjenje se moe pretvoriti u pranjenje varnicom koje je mnogo opasnije. Meutim jo mnogo

opasnija pranjenja nastaju u sluaju kao na slici 7b, kada je recimo kontejner od loe vodljivog

materijala montiran blizu uzemljene metalne mase. Ako je kontejner ispunjen naelektrisanom prainom

pranjenje se moe oekivati sa take gomilanja praine prema unutranjoj strani kontejnera i sa metalne

mase prema vanjskoj povrini kontejnera. Zid kontejnera se sada ponaa kao visoko naelektrisani

kondenzator i ovde se mogu oekivati propagativna etkasta pranjenja kada se uzemljeni vodi, recimo osoba priblii unutranjoj strani kontejnera, na primer radi uzimanja uzorka.

Visoko otporne obloge na metalnim povrinama, kao na slici 7c, imaju estu primenu. Energija

pranjenja je to manja to je manja debljina nevodljive prevlake i saglasno L1 vrlo tanke obloge, kao boja

na metalnoj povrini ili tanka epoksidna prevlaka imaju malu verovatnou da proizvedu zapaljivo

pranjenje, zbog toga to e pre doi do dielektrinog sloma same prevlake nego do pranjenja prema

okolini. Meutim ako je nevodljiva ploa vee debljine i ne dolazi do njenog proboja pre pranjenja

prema atmosferi, pribliavanje uzemljenog vodljivog predmeta moe produkovati snana propagativna

pranjenja koja oslobode skoro svu nakupljenu energiju. Razdvajanje visoko otporne obloge od metalne

podloge uzrokuje posebno snano pranjenje izmeu njih dve.

Visoko otporni filmovi od polimera dobijaju znaajne koliine naelektrisanja kada se sa njima

radi, recimo kada se premotavaju u tubu. Oni mogu produkovati snane udare osoblju, ali takvo

pranjenje moe zapaliti i eventualno prisutnu zapaljivu smeu. Ovakva pranjenja mogu uzrokovati i

oteenja povrine filma poznata kao Lihtenbergove figure. Ponekad se mogu stvoriti i polarizaciona

naelektrisanja, odnosno suprotna naelektrisanja na suprotnim stranama filma.

Smanjenje opasnosti moe se postii na primer poveanjem vodljivosti loe vodljivih materijala,

na primer gume, odreenim aditivima koji u pomenutom sluaju moe biti grafit. Poznate su primene

ovih metoda kod proizvodnje antistatikih podova i obue, ili kod klinastog antistatikog remenja, itd.

Ako se povrinska i volumna otpornost svedu ispod 108, odnosno 106m respektivno moe se smatrati da opasnost od akumulacije opasnih naelektrisanja vie ne postoji. U veini aplikacija i otpornosti od


Duga AD



1011, odnosno 1010m respektivno moe se smatrati dovoljnim. Treba napomenuti da, ako se prenos snage, u prostoru ugroenom zapaljivim parama ili gasovima, vri klinastim remenjem, ono mora biti

izvedeno kao antistatiko, odnosno mora imati poveanu vodljivost, to se postie dodavanjem grafita u gumu. Upotrebu standardnog klinastog remenja za prenos snage u ugroenim prostorima, zonama 0, 1 i 2

mora se zabraniti.

Poznato je da materijali koji imaju bar izvesnu higroskopnost kod relativne vlage vazduha od 60-

70% smanjuju svoju povrinsku otpornost do nivoa koji je dovoljan da najvei deo naelektrisanja disipira

tako da je opasnost od zapaljivog pranjenja relativno mala. Meutim mnogi od polimera su hidrofobni i

kod njih je izvestan efekat mogue ostvariti tek kod dostizanja relativne vlage od 80-90%, to je u

realnim pogonskim situacijama praktino neizvodivo.

Dosta dobri rezultati na disipaciji naelektrisanja na visoko otpornim materijalima mogu se postii

jonizacijom atmosfere u blizini naelektrisanja. Jonizacija se izvodi na tri naina:

Pasivnim neutralizatorima (slika 8a) koji predstavljaju niz uzemljenih iljaka, finih metalnih ica, ili metalnih vlakana, koji po nekad nazivaju elektrostatikim eljevima, kod kojih na izvesnom

potencijalu dolazi do korona pranjenja radi snanog lokalnog poveanja elektrinog polja, time do

lokalne jonizacije vazduha koja potpomae disipaciju naelektrisanja. Loa osobina ovih

neutralizatora je da oni poinju da deluju tek kad stvoreno naelektrisanje uzrokuje relativno visoke

potencijale, odnosno kad poinje korona pranjenje (korona naponi). Iz tog razloga ovi ureaji nisu

potpuno sigurni i prema L1 mogu se koristiti u prostorima ugroenim zapaljivim smeama ija je

energija vea od 200J. U drugim situacijama moraju se postavljati izvan ugroenog prostora. Ovo nekad ima smisla, recimo kod nevodljivih traka koje se uvode u mainu za tampanje kod koje se

delomina disipacija moe izvriti izvan eksploziono ugroenog prostora;

Visokonaponskim neutralizatorima (Slika 8b) kod kojih se efekat jonizacije iljka pojaava delovanjem snanog izvora naizmeninog (naizmenini neutralizatori) ili istosmernog napona

(istosmerni neutralizatori). Postoje izvedbe koje su sigurne od dodira i one koje su atestirane za

primenu u eksploziono ugroenim prostorima, mada kod ovoga treba biti veoma oprezan. Ameriki

standardi, na primer iskljuuju upotrebu visokonaponskih neutralizatora u zonama opasnosti, bez

obzira na eventualni atest o protiveksplozionoj zatiti. Naponi koji se dovode na iljke variraju od 5

do 18kV. Zbog pojaane jonizacije efekti disipacije su znaajno vei nego kod pasivnih

neutralizatora. Zbog pojaanja efekta neutralizacije jonizovani vazduh se esto vazdunom strujom

usmerava ka objektu.

Radioaktivni neutralizatori efekat jonizacije ostvaruju delovanjem radioaktivnog izvora, nekog emitera koji jonizuje vazduh iznad naelektrisane mase. Zbog potencijalnog ozraivanja i radioaktivne

kontaminacije ovi neutralizatiori se danas vie ne koriste.

Naravno da je i u ovom sluaju konsekventno uzemljenje svih metalnih masa od sutinske

vanosti. Opasna pranjenja sa nevodljivih kontejnera mogu se izbei uzemljenjem njihovog sadraja,


Duga AD



postavljanjem uzemljene metalne mree na dno kontejnera, a kod praina postavljanjem uzemljenih ipki

ili ica na mestu gde dolazi do padanja praine. Ovaj metod nije prikladan kod praina koje se pojavljuju

zajedno sa parama niske energije paljenja zbog jonizacije koje ovi elementi mogu da produkuju.

Izvesna poboljanja mogu se postii ugradnjom uzemljene metalne mree u visokootporni

materijal, ili omotavanjem takve mree po njegovoj povrini. Unutranja mrea odvodi deo

naelektrisanja, ali taj deo nije veliki radi visoke otpornosti materijala, meutim mrea poveava kapacitet

sistema, te se kod istog naelektrisanja ima manji potencijal, odnosno nie elektrino polje. Kod mree

omotane na povrini nevodljivog materijala situacija je slina, ali sada postoji mogunost korona

pranjenja i stoga ovo ne treba primenjivati kada su prisutne veoma zapaljive smee. I u jednom i u

drugom sluaju prekid veze metalne mree sa zemljom moe biti uzrok snanih pranjenja.

TRAKA OD NEVODLJIVOG MATERIJALA

Slika 8. Razlicite vrste neutralizatora na bazi jonizacije vazduha

Slika 8c. Principijelna ema jedne izvedbe radioaktivnog neutralizatora

Slika 8b. Principijelna ema jedne izvedbe visokonaponskog neutralizatora

Slika 7c. Radioaktivni neutralizator - a emiter

Slika 8a. Jedna izvedba pasivnog neutralizatora

UZEMLJENI PROVODNIK

1.4.4 Naelektrisanje gasova

Gasovi generalno nisu skloni stvaranju i akumulaciji naelektrisanja, ali ako sadre neistoe,

vrste estice ili kapljice tenosti, kao ra, kapljice vode, sneg od CO2, maglice ukapljenih gasova, itd,

oni mogu biti naelektrisanji kontaktnim naelektrisanjem, kontaktom sa cevovodima i mlaznicama.

Isticanje komprimovanog gasa moe takoe biti opasno jer dolazi do stvaranja snega. Posebno je

opasno isticanje vodonika ili acetilena koji predstavljaju gasove veoma male energije paljenja. Kao

ilustraciju navodimo literaturni podatak da su, kod isticanja tenog ugljen dioksida, mereni potencijali i


Duga AD



do 20kV. Mere uzemljenja svih metalnih masa i izbegavanje koritenja nevodljivih elemenata sistema su

dovoljna zatita od statikog naelektrisanja u veini realnih situacija.

1.4.5 Naelektrisanje na ljudima

Ljudski organizam, ako je izolovan od zemlje, ponaa se kao izolovani provodnik relativno

znaajnog kapacitet (vidi tabelu 2). Pranjenje dakle nastaje u obliku varnice i ima relativno veliku

energiju. Telo je izolovano od zemlje preko nevodljivih podova, ili nevodljive obue koju ovek nosi.

Naelektrisanje nastaje i kontaktom ili preuzimanjem sa drugog naelektrisanog tela ili eventualno

indukcijom.

SLIKA 9. ELIMINACIJA ELEKTROSTATICKOG NAELEKTRISANJA NA LJUDIMA

Sl. 9b. Vodljiva podloga i nevodljiva obuca

Sl. 9a. Nevodljiva podloga i nevodljiva obua

Sl. 9c. Vodljiva podloga i vodljiva obuca

Dananji industrijski i drugi podovi, kao i mnogi onovi na obui izraeni su esto od loe

vodljivih materijala koji izoluju telo oveka od zemlje. Osim toga, noenje odee od vetakih materijala,

kao od sintetike ili svile, visoke otpornosti pospeuju stvaranje znaajnih koliina naelektrisanja.

Pranjenja sa ljudskog tela mogu imati eneriju i do 100mJ i prema tome mogu upaliti sve gasne ili parne

smee sa vazduhom i znaajan broj smea vazduh praina.

Kontaktno naelektrisanje moe nastati na primer ustajanjem sa stolice, trenjem sa zidom u hodu,

hodanjem po podu od visokootpornog materijala, oblaenjem ili skidanjem odee, sipanjem tenosti ili

praine iz kontejnera koji dri ovek kada naelektrisanje jednog znaka biva odvedeno sa materijalom a

naelektrisanje drugog znaka ostaje na oveku, ili kontaktom sa jako naelektrisanim materijalom kod

uzimanja uzoraka sa naelektrisane praine na primer, itd.

Eliminacija naelektrisanja postie se ostvarenjem dovoljno provodne staze izmeu ljudskog tela i

zemlje, odnosno koritenjem antistatikih i vodljivih podova i antistatike ili vodljive obue. Antistatiki podovi su, saglasno naim propisima, podovi otpornosti ispod 106. Propisi nekih razvijenih zemalja razlikuju antistatike i vodljive podove, pod prvim podrazumevajui podove koji imaju otpornost izmeu 108 i 75k (L1), dok neki drugi izvori antistatikim podrazumevaju podove otpornosti izmeu 104 i


Duga AD



108 (L2), a vodljivi podovi nemaju ogranienje minimalne otpornosti, a maksimalna je ograniena na 104. Po ovim propisima ovi podovi se mogu koristiti tamo gde ne postoji mogunost udara dodirnim naponom.

Na slici 9a prikazan je sluaj oveka koji se nalazi na podlozi od nevodljivog materijala i ima

takvu obuu. Na njemu se akumulie naelektrisanje koje e, u sluaju na primer dodira sa uzemljenim

predmetom, biti osloboeno u formi varnice. Ukoliko se koristi vodljivi ili antistatik pod, ali je obua

nevodljiva (Slika 9b), situacija se nije praktino ni malo promenila. Ovim je jasno pokazano da je

koritenje antistatik podova bez istovremene upotrebe antistatik obue, to je est sluaj u naoj tehnikoj

praksi, potpuno besmisleno. Tek kombinacija obe ove mere, koritenje antistatikih podova i antistatike

obue omoguava disipaciju naelektrisanja sa oveka (Slika 9c).

Osobine antistatike obue imaju ve i cipele sa obinim konim onom. Otpornost obue i

podova mora se periodino kontrolisati jer postoji mogunost da doe do nakupljanja smole, asfalta,

lakova i boja ili nekih drugih nevodljivih materijala koji bi znaajno poveali ukupni otpor oveka prema

zemlji, ili poveali prelazni povrinski otpor podova. U posebno ugroenim prostorima u kojima

egzistiraju smee male energije paljenja potrebno je osigurati da se nosi posebna odea od prirodnih

materijala, kao svile ili pamuka, koji sadre dovoljno prirodne masnoe koja osigurava izvesnu

vodljivost.

2. Potencijalne opasnosti od statikog naelektrisanja u IBL Duga Holding AD Beograd


Duga AD



2.1 Generalno

Potencijalne opasnosti od statikog elektriciteta u pogonima IBL Duga mogu se podeliti na

sledei nain:

Opasnosti kod rada i rukovanja sa zapaljivim tenostima. Ove opasnosti su prisutne u svim pogonima za proizvodnju premaza i veziva, kao u Pogonu premaza, Pognu Nove sinteze, u Pogonu nitro lakova

i rastvaraa i u objektu lakova i rastvaraa, kao i u objektima u kojima se skladite zapaljivi

rastvarai dakle u objektima skladita rastvaraa i monomera, podzemnom skladitu rastvaraa,

skladitima smola. Statiko naelektrisanje moe nastati kod procesa istakanja rastvaraa, ak i kod

manipulacije sa rastvaraima u bavama, kod cevovodnog transporta rastvaraa, kod rada sa

rastvaraima koji se meaju sa vrstim materijama, kao u Pognu premaza, Pogonu sinteze, nitro

pogonu, itd.

Kod rada i manipulacije sa zapaljivim praina kao Pogonu premaza, Pogonu lakova i rastvaraa, Pogonu sinteze i Pogonu gustih masa.

Kod rada sa vrstim visokootpornim materijalima. Opasnosti mogu nastati od pranjenja statikog elektriciteta sa ljudi u svim pogonima u kojima

egzistiraju eksplozivne smee. Do ovih pranjenja sa najveom verovatnoom moe doi kod

eventualnog dodira naelektrisane osobe sa metalnim uzemljenim masama. Stoga je potrebno

definisati prostore odnosno delove prostorija u kojima je potrebno postaviti antistatike podove u

skladu sa mogunosu akumulacije statikog naelektrisanja i njegovog pranjenja i sa opasnosu od

eksplozije definisanom u Elaboratu o zonama opasnosti.

Merenja otpora uzemljenja treba da se vre standardnim metodama merenja i standardnim

instrumentima. Kako uzemljivai imaju ulogu i gromobranskih instalacija, ova merenja imaju vanost i

kao kontrolna merenja gromobranskih uzemljivaa.

Merenja elektrostatikih polja izvode se meraima elektrinog polja statometrima. Treba imati na

umu da je merenje elektrostatikih polja samo indikativno iz vie razloga. Prvo ulaskom oveka i mernog

instrumenta u elektrostatiko polje dolazi do njegove deformacije u odnosu na polje bez ovih uticaja. Sa

druge strane esto najsnanija polja nastaju unutar uzemljenih metalnih zatvorenih tehnolokih sistema,

dakle na mestima do kojih je pristup nemogu ili veoma opasan. Polje se esto ne prostire izvan sistema i

merenje iz vana ne daje rezultat. Osim toga polja koja treba meriti su esto veoma nehomogena i nije

uvek lako predvideti mesta na kojima je polje najjae. Poznato je da je, kod ravnih elektroda na

dovoljnom meusobnom rastojanju, probojna vrstoa suvog vazduha oko 30kV/cm. Meutim iz razloga

koji su napred pomenuti ve i znatno nii izmereni nivoi polja ukazuju na opasnost. Koje su granice

opasnih merenih polja nije utvreno tehnikom regulativom. Prema nekim literaurnim izvorima, opasnost

postoji ako se izmeri polje intenziteta od samo 1kV/cm u prostorima ugroenim zapaljivim parama ili

gasovima (zone 1, 2), odnosno 5kV/cm u prostorima ugroenim zapaljivim prainama (zone 11 i 12).


Duga AD



2.2 Zatita od statikog elektriciteta u IBL Duga Beograd

2.2.1 Mere zatite kod rada sa zapaljivim tenostima Kod rada sa zapaljivim rastvaraima neophodno je da svi elementi opreme budu metalni i da sve

metalne mase u sistemu budu meusobno povezane i uzemljene tako da otpor prema zemlji ne premai

podatke date u tabeli 1.

Tabela 7: Karakteristike zapaljivih rastvaraa (grupa 5.1) Zapaljiva tenost Tp

oC T sp oC DGE-GGE % GGE-

DGE)/100

r Tklj oC Temp.kl. eks.grupa

Ksilol 17,2-25 465-525 1,0-7,6 6,6% 3,66 139-144 T1 A Solvent nafta 38-43 230-260 1,1-6,0 4,9 >2,5 165-180 T3 A Vajt pirit 30-32 - 0,8-6,0 5,2 >>1 T3 A Aceton


Duga AD



Kod manipulacije sa rastvaraima neophodno je da se koriste samo metalne posude, rezervoari,

kazani, kante sa metalnim rukama, kontejneri od metala. Upotrebu ov

Documents

Pravilnik -Staticki elektricitet