A eletricidade estática é um fenômeno comum que pode resultar em descargas elétricas, causando incêndios e explosões em locais perigosos. A questão quando uma faísca eletrostática ocorre em uma atmosfera inflamável é se a energia liberada causará a ignição ou não.
Figura 1. Locais perigosos, como plantas petroquímicas, são suscetíveis à ignição por eletricidade estática e atenção especial deve ser dada.
A abordagem baseada em MIE para avaliar o risco de acumulação de carga
A questão da ignição eletrostática é complicada e não existe uma teoria totalmente aceita. Uma abordagem compara a energia capacitiva disponível com a energia de ignição mínima (MIE) da mistura inflamável. O MIE é a menor energia capaz de inflamar uma atmosfera inflamável em sua concentração de ignição mais fácil.
Figura 2. As etapas que levam à ignição de uma atmosfera potencialmente explosiva para cargas e descargas eletrostáticas.
O potencial desenvolvido em um corpo é a razão de sua carga para sua capacitância:
em que:
V = potencial, em volts
Q = carga depositada no corpo, em coulombs
C = capacitância entre o corpo e o entorno, em farads
O corpo aumenta em energia quando sua carga sobe de zero ao valor Q - igual ao trabalho realizado durante o processo - representado como:
E se:
A ignição é então provável.
A NFPA 497, "Prática Recomendada para a Classificação de Líquidos, Gases ou Vapores Inflamáveis e de Locais Perigosos (Classificados) para Instalações Elétricas em Áreas de Processos Químicos", lista os materiais combustíveis selecionados com propriedades físicas relevantes - como limite inferior de inflamabilidade (LFL) , Limite de inflamabilidade superior (UFL) e MIE.
Tabela 1. MIE para produtos químicos comuns.
Para vapores inflamáveis, a “regra prática” do MIE é 0.025 mJ. A energia liberada por uma pequena moeda - cerca de 2.3 g de peso - lançada de uma altura de 25 mm é de 0.25 mJ.
Uma descarga estática de um ser humano pode atingir 60 mJ ou mais. Uma precaução de segurança é considerar o corpo humano capaz de inflamar vapores inflamáveis com um MIE igual a 100 mJ ou inferior. Uma faísca perceptível ao toque tem cerca de 20 mJ.
Os líquidos inflamáveis são muito voláteis e o vapor inflamável resultante pode se espalhar por toda a instalação. Se a concentração atingir a faixa de inflamabilidade na presença de uma fonte de ignição, pode ocorrer um incêndio ou explosão. Mas se o vapor e o ar não forem adequadamente misturados ou se a mistura for muito pobre ou muito rica, não haverá ignição.
Acumulação e descarga
O processo de separação, acumulação e descarga de carga apresenta o risco associado a cargas estáticas em líquidos inflamáveis e combustíveis.
Bons produtos condutores são os melhores geradores eletrostáticos, mas essa propriedade permite que descarreguem rapidamente.
Líquidos de baixa condutividade não podem descarregar rapidamente e eles acumulam cargas eletrostáticas, tornando-os (apropriadamente chamados) acumuladores estáticos. Os produtos de baixa condutividade são os mais perigosos.
Objetos condutores não aterrados - como tanques de caminhão em pneus de borracha recebendo produtos carregados - e líquidos de produtos altamente refinados são normalmente acumuladores estáticos.
Um aumento no potencial estático acompanha o acúmulo de cargas, o que dá origem a um campo elétrico. O maior perigo existe quando a intensidade do campo elétrico é alta na fase de vapor, pois pode atingir valores de 3 kV / mm, que é sobre a rigidez dielétrica do ar, e faíscas podem ocorrer devido à quebra do dielétrico. Felizmente, a dissipação de carga ocorre em resistências relativamente altas ao solo, reduzindo a probabilidade de uma descarga que pode inflamar uma determinada atmosfera inflamável.
Tempos de relaxamento curtos não permitem o acúmulo de enormes potenciais estáticos. Geradores baixos - normalmente produtos mais limpos - podem gerar potenciais estáticos substanciais devido aos seus longos tempos de relaxamento.
Em conclusão, a carga eletrostática gerada e acumulada pode inflamar uma mistura inflamável se a quantidade de energia for suficiente para produzir uma faísca incendiária e houver um centelhador. É imprescindível tomar medidas para evitar a coexistência dessas condições.
Sobre a eletricidade estática como fonte de ignição em locais perigosos
As descargas eletrostáticas são capazes de inflamar as atmosferas inflamáveis manuseadas em locais perigosos.
As descargas de faíscas ocorrem ao liberar a eletricidade estática acumulada através de um centelhador em uma atmosfera inflamável.
A capacidade de uma faísca de inflamar uma atmosfera inflamável depende de sua energia e duração. Se a energia da faísca exceder a energia de ignição mínima (MIE) de uma mistura inflamável, o resultado provavelmente será um incêndio ou explosão.