L'elettricità statica è un fenomeno comune che può provocare scariche elettriche, provocando incendi ed esplosioni in luoghi pericolosi. La domanda quando si verifica una scintilla elettrostatica in un'atmosfera infiammabile è se l'energia rilasciata provocherà l'accensione o meno.
Figura 1. Le aree pericolose, come gli impianti petrolchimici, sono suscettibili all'accensione dell'elettricità statica e occorre prestare particolare attenzione.
L'approccio basato su MIE per valutare il rischio di accumulo di carica
La questione dell'accensione elettrostatica è complicata e non esiste una teoria completamente accettata. Un approccio confronta l'energia capacitiva disponibile con l'energia minima di accensione (MIE) della miscela infiammabile. Il MIE è la più piccola energia in grado di accendere un'atmosfera infiammabile alla sua concentrazione più facilmente infiammabile.
Figura 2. Le fasi che portano all'accensione di un'atmosfera potenzialmente esplosiva per cariche e scariche elettrostatiche.
Il potenziale sviluppato su un corpo è il rapporto tra la sua carica e la sua capacità:
dove:
V = potenziale, in volt
Q = carica depositata sul corpo, in coulomb
C = capacità tra il corpo e l'ambiente circostante, in farad
Il corpo aumenta di energia quando la sua carica sale da zero al valore Q - pari al lavoro svolto durante il processo - rappresentato come:
Se:
L'accensione è quindi probabile.
NFPA 497, "Pratica raccomandata per la classificazione di liquidi, gas o vapori infiammabili e di posizioni pericolose (classificate) per installazioni elettriche in aree di processo chimico", elenca i materiali combustibili selezionati con proprietà fisiche rilevanti, come il limite inferiore di infiammabilità (LFL) , Limite superiore di infiammabilità (UFL) e MIE.
Tabella 1. MIE per i prodotti chimici comuni.
Per i vapori infiammabili, la "regola pratica" MIE è 0.025 mJ. L'energia rilasciata da una piccola moneta - di circa 2.3 g di peso - caduta da un'altezza di 25 mm è di 0.25 mJ.
Una scarica statica da un essere umano può raggiungere i 60 mJ o più. Una precauzione di sicurezza è considerare il corpo umano in grado di accendere vapori infiammabili con un MIE uguale a 100 mJ o inferiore. Una scintilla percepibile al tatto ha circa 20 mJ.
I liquidi infiammabili sono molto volatili e il vapore infiammabile risultante può diffondersi nell'intera struttura. Se la concentrazione raggiunge l'intervallo di infiammabilità in presenza di una fonte di accensione, può verificarsi un incendio o un'esplosione. Ma se il vapore e l'aria non sono adeguatamente miscelati o la miscela è troppo magra o troppo ricca, non ci sarà accensione.
Accumulo e scarico
Il processo di separazione, accumulo e scarica della carica comporta il rischio associato alle cariche statiche su liquidi infiammabili e combustibili.
I buoni prodotti conduttori sono i migliori generatori elettrostatici, ma questa proprietà consente loro di scaricarsi rapidamente.
I liquidi a bassa conducibilità non possono scaricarsi rapidamente e accumulano cariche elettrostatiche, rendendoli accumulatori statici (giustamente chiamati). I prodotti a bassa conducibilità sono i più pericolosi.
Gli oggetti conduttivi senza messa a terra, come i serbatoi dei camion su pneumatici in gomma che ricevono prodotti caricati, ei liquidi di prodotti altamente raffinati sono tipicamente accumulatori statici.
Un aumento del potenziale statico accompagna l'accumulo di cariche, che dà origine a un campo elettrico. Il pericolo maggiore esiste quando l'intensità del campo elettrico è elevata nella fase vapore poiché può raggiungere valori di 3 kV / mm, che è circa la rigidità dielettrica dell'aria, e possono verificarsi scintille a causa della rottura dielettrica. Fortunatamente, la dissipazione della carica si verifica a resistenze relativamente elevate al suolo, riducendo la probabilità di una scarica che può incendiare una data atmosfera infiammabile.
I brevi tempi di rilassamento non consentono l'accumulo di enormi potenziali statici. I generatori bassi - tipicamente i prodotti più puliti - possono generare notevoli potenziali statici a causa dei loro lunghi tempi di rilassamento.
In conclusione, la carica elettrostatica generata e accumulata può accendere una miscela infiammabile se la quantità di energia è sufficiente a produrre una scintilla incendiaria e c'è uno spinterometro. È necessario intraprendere azioni per impedire che queste condizioni coesistano.
Informazioni sull'elettricità statica come fonte di accensione in aree pericolose
Le scariche elettrostatiche sono in grado di incendiare le atmosfere infiammabili manipolate in luoghi pericolosi.
Le scariche di scintille si verificano quando si rilascia l'elettricità statica accumulata attraverso uno spinterometro in un'atmosfera infiammabile.
La capacità di una scintilla di accendere un'atmosfera infiammabile dipende dalla sua energia e durata. Se l'energia della scintilla supera l'energia minima di accensione (MIE) di una miscela infiammabile, il risultato sarà probabilmente un incendio o un'esplosione.