الكهرباء الساكنة هي ظاهرة شائعة قد تؤدي إلى تفريغ كهربائي ، مما يتسبب في حرائق وانفجارات في المواقع الخطرة. السؤال عندما تحدث شرارة كهروستاتيكية في جو قابل للاشتعال هو ما إذا كانت الطاقة المنبعثة ستؤدي إلى الاشتعال أم لا.
الشكل 1. المواقع الخطرة ، مثل مصانع البتروكيماويات ، عرضة للاشتعال بالكهرباء الساكنة ويجب إيلاء اهتمام خاص.
النهج القائم على MIE لتقييم مخاطر تراكم الشحنات
إن مسألة الاشتعال الكهروستاتيكي معقدة ، ولا توجد نظرية مقبولة تمامًا. يقارن أحد الأساليب الطاقة السعوية المتاحة بأقل طاقة اشتعال (MIE) للخليط القابل للاشتعال. إن MIE هي أصغر طاقة قادرة على إشعال جو قابل للاشتعال بأقصى تركيز اشتعال له.
الشكل 2. الخطوات التي تؤدي إلى اشتعال الغلاف الجوي المحتمل انفجاره للشحنات والتفريغ الكهروستاتيكي.
الإمكانات المتكونة على الجسم هي نسبة شحنته إلى سعته:
حيث:
V = الجهد ، بالفولت
س = الشحنة المترسبة على الجسم ، في كولوم
C = السعة بين الجسم ومحيطه بالفاراد
تزداد طاقة الجسم عندما ترتفع شحنته من الصفر إلى القيمة Q - التي تساوي العمل المنجز أثناء العملية - ممثلة على النحو التالي:
إذا:
ومن ثم فإن الاشتعال مرجح.
NFPA 497 ، "الممارسة الموصى بها لتصنيف السوائل القابلة للاشتعال أو الغازات أو الأبخرة والمواقع الخطرة (المصنفة) للتركيبات الكهربائية في مناطق العمليات الكيميائية ،" تسرد المواد المختارة القابلة للاحتراق ذات الخصائص الفيزيائية ذات الصلة - مثل الحد الأدنى للاشتعال (LFL) ، الحد الأعلى للاشتعال (UFL) ، و MIE.
الجدول 1. MIE للمواد الكيميائية الشائعة.
بالنسبة للأبخرة القابلة للاشتعال ، فإن "قاعدة التجربة" MIE هي 0.025 مللي جول. الطاقة المنبعثة من عملة صغيرة - وزنها حوالي 2.3 جرام - انخفضت من ارتفاع 25 ملم هي 0.25 مللي جول.
قد يصل التفريغ الاستاتيكي من الإنسان إلى 60 مللي جول أو أكثر. يتمثل أحد احتياطات السلامة في اعتبار جسم الإنسان قادرًا على إشعال أبخرة قابلة للاشتعال باستخدام MIE يساوي 100 مللي جول أو أقل. يبلغ حجم الشرارة التي يمكن لمسها حوالي 20 مللي جول.
السوائل القابلة للاشتعال متطايرة للغاية ، ويمكن أن ينتشر البخار القابل للاشتعال الناتج في جميع أنحاء المنشأة بأكملها. إذا وصل التركيز إلى نطاق القابلية للاشتعال في وجود مصدر اشتعال ، فقد يحدث حريق أو انفجار. ولكن إذا لم يتم خلط البخار والهواء بشكل كافٍ أو كان الخليط خفيفًا جدًا أو غنيًا جدًا ، فلن يكون هناك اشتعال.
التراكم والتفريغ
تعطي عملية فصل الشحنات وتراكمها وتفريغها المخاطر المرتبطة بالشحنات الساكنة على السوائل القابلة للاشتعال والاشتعال.
تعتبر منتجات الموصلات الجيدة أفضل المولدات الكهروستاتيكية ، لكن هذه الخاصية تسمح لها بالتفريغ بسرعة.
لا يمكن للسوائل ذات الموصلية المنخفضة التفريغ بسرعة وتتراكم الشحنات الكهروستاتيكية ، مما يجعلها (تسمى على نحو مناسب) مراكم ثابتة. المنتجات ذات الموصلية المنخفضة هي الأكثر خطورة.
الأجسام الموصلة غير المؤرضة - مثل صهاريج الشاحنات على الإطارات المطاطية التي تستقبل المنتجات المشحونة - وسوائل المنتجات عالية التكرير هي عادة مراكم ثابتة.
تصاحب الزيادة في الجهد الساكن تراكم الشحنات ، مما يؤدي إلى نشوء مجال كهربائي. يوجد الخطر الأكبر عندما تكون شدة المجال الكهربائي عالية في مرحلة البخار حيث قد تصل إلى قيم 3 كيلو فولت / مم ، وهي عبارة عن قوة عازلة للهواء ، وقد تحدث شرارات بسبب الانهيار العازل. لحسن الحظ ، يحدث تبديد الشحنة عند مقاومة عالية نسبيًا للأرض ، مما يقلل من احتمالية التفريغ الذي قد يشعل جوًا قابلاً للاشتعال.
لا تسمح أوقات الاسترخاء القصيرة بتراكم إمكانات ثابتة هائلة. المولدات المنخفضة - عادة المنتجات الأنظف - يمكن أن تولد إمكانات ثابتة كبيرة بسبب أوقات الاسترخاء الطويلة.
في الختام ، قد تؤدي الشحنة الكهروستاتيكية المتولدة والمتراكمة إلى إشعال خليط قابل للاشتعال إذا كانت كمية الطاقة كافية لإنتاج شرارة حارقة ، وكانت هناك فجوة شرارة. إن اتخاذ إجراءات لمنع هذه الظروف من التعايش أمر لا بد منه.
حول الكهرباء الساكنة كمصدر اشتعال في المواقع الخطرة
التفريغ الكهروستاتيكي قادر على إشعال الأجواء القابلة للاشتعال التي يتم التعامل معها في المواقع الخطرة.
يحدث تفريغ شرارة عند إطلاق الكهرباء الساكنة المتراكمة من خلال فجوة شرارة في جو قابل للاشتعال.
تعتمد قدرة الشرارة على إشعال جو قابل للاشتعال على طاقتها ومدتها. إذا تجاوزت طاقة الشرارة الحد الأدنى من طاقة الاشتعال (MIE) لخليط قابل للاشتعال ، فمن المحتمل أن تكون النتيجة حريقًا أو انفجارًا.