excodex

Kitap Bölüm 1

Editör yazısıEXC-ED-005

Tutuşturucu kaynak olarak statik elektrik: yüklenme, boşalmalar ve kuşaklama

excodex editör ekibiProses güvenliği

Özet

Akan sıvılar, tozlar veya insanlar üzerinde biriken yük kıvılcım, fırça, yayılan fırça ya da koni boşalması olarak boşaldığında solventleri, gazları ve tozları tutuşturur. Yük nasıl birikir, hangi boşalma neyi tutuşturur, kuşaklama ve akış kontrolü bunu nasıl önler.

Statik elektrik, akan sıvılar, hareket eden tozlar, kayışlar veya insanlar tarafından ayrıştırılan yük, bu yükü toprağa akıtamayan bir cisim üzerinde birikip ardından patlayıcı ortama boşaldığında tutuşturucu kaynak hâline gelir. Topraklanmamış metal bir varildan veya bir insandan çıkan kıvılcım birkaç ila onlarca milijul enerji taşıyabilir; bu, çoğu solvent buharının ihtiyaç duyduğunun yüz katına kadar çıkar. Önlem üç fikre dayanır: her iletkeni topraklamak ve kuşaklamak, yalıtkan malzemelerden kaçınmak veya bunları sınırlamak, yükün birikmeden önce sönümlenebilmesi için yük oluşumunu yavaşlatmak.

Bu yazı, IEC TS 60079-32-1 kılavuzunu izleyerek yükün nasıl oluştuğunu, birikip birikmeyeceğini neden iletkenlik ve sönümlenme süresinin belirlediğini, altı boşalma türünden hangilerinin gazları, buharları ve tozları tutuşturabileceğini ve uygulamadaki kontrol önlemlerini açıklar.

Temel noktalar

  • Statik yük yüzeylerin birbirinden ayrılmasıyla oluşur: borular boyunca ve filtrelerden akan sıvı, oluklar ve taşıma hatları içinde kayan toz, kasnaklar üzerindeki kayışlar ve yalıtkan zeminlerde yürüyen insanlar.
  • Sıvılar iletkenliklerine göre gruplanır: düşük (50 pS/m'ye kadar), orta (50 ila 10.000 pS/m) ve yüksek (10.000 pS/m üzeri). Toluen, ksilen, benzin ve dizel gibi düşük iletkenlikli sıvılar yük biriktirir; alkoller ve ketonlar normalde biriktirmez.
  • Sönümlenme süresi (relaxation time) τ = εr·ε0/κ, bir sıvının yükünü ne kadar hızlı kaybettiğini belirler: 1 pS/m iletkenlikli bir hidrokarbon için yaklaşık 18 s, alkoller için birkaç milisaniye veya daha az.
  • Kıvılcım, fırça, yayılan fırça ve koni boşalmaları yanıcı gazları ve buharları tutuşturabilir; fırça boşalmalarının toz bulutlarını tutuşturabileceği kabul edilmez, kıvılcım, yayılan fırça ve koni boşalmaları ise tutuşturabilir.
  • Topraklama ve kuşaklama iletkenlerdeki yükü giderir: toprağa karşı 10⁶ Ω'a kadar bir direnç genellikle yeterlidir, ancak kuşaklama yalıtkan bir sıvıdan, tozdan veya plastikten yükü akıtamaz.
  • Bölge 0, 1 ve 20'de insanlar iletken ayakkabı ve zemin üzerinden topraklanmalıdır; Alman kılavuzunda (TRGS 727) kişi ile toprak arasındaki direnç en fazla 10⁸ Ω'dur.

Kılavuz dokümanlar

IEC TS 60079-32-1 (elektrostatik tehlikeler, kılavuz) uluslararası referanstır: 2013 tarihli, 2017'de tadil edilmiş ve revizyonu hazırlanmakta olan bir teknik şartnamedir. Deney yöntemleri IEC 60079-32-2'de yer alır; ABD'deki karşılığı NFPA 77'dir. IEC metni ücretsiz erişilebilir olmadığından bu yazıdaki sayısal değerler, açık olarak yayımlanan ve aynı fiziksel yaklaşımı kullanan Alman teknik kuralı TRGS 727'den (2016) alınmıştır. 1999/92/AT sayılı direktif, işyeri risk değerlendirmesinde elektrostatik boşalmaların açıkça dikkate alınmasını zorunlu kılar.

Statik yük nasıl oluşur

İki malzeme birbirine temas edip ayrıldığında yük birinden diğerine geçer. Bunlardan en az biri kötü iletkense yükler ayrık kalır. Bu temas yüklenmesi her katı-sıvı ve katı-katı ara yüzeyinde gerçekleşir; saf gazlar yüklenmez, ancak taşıdıkları damlacıklar ve parçacıklar yüklenir.

Sıvılar boru cidarları boyunca akarken, pompa ve vanalardan geçerken, karıştırılırken, püskürtülürken veya sıçratılırken yüklenir. Türbülanslı akış laminer akıştan çok daha fazla yük oluşturur ve yük hızla birlikte artar. En güçlü yük üreticileri ince filtrelerdir: TRGS 727, boru akışında yaklaşık 10 µC/m³, kirli süzgeçlerden sonra yaklaşık 100 µC/m³ ve bir mikrofiltreden sonra 5.000 µC/m³ veya daha fazla tipik yük yoğunluğu verir. Bir hidrokarbon içindeki su damlacıkları veya katılar gibi ikinci bir faz, yüklenmeyi büyük ölçüde artırır. Püskürtme ve jet hâlinde akıtma, su gibi iletken sıvıları bile yükleyebilir; tankların buharla ve yüksek basınçlı suyla temizlenmesi için ayrı sınırlar bulunmasının nedeni budur.

Tozlar elenirken, dökülürken, öğütülürken ve taşınırken yüklenir. İşlem ne kadar enerjikse kilogram başına yük o kadar fazladır:

İşlemTipik özgül yük (µC/kg)
Eleme10⁻⁵ ila 10⁻³
Dökme10⁻³ ila 1
Helezonla taşıma10⁻² ila 1
Öğütme10⁻¹ ila 1
Mikronizasyon10⁻¹ ila 10²
Pnömatik taşıma10⁻¹ ila 10³

Değerler TRGS 727, Ek A'dan alınmıştır.

İnsanlar yürürken, oturduğu yerden kalkarken ve giysi çıkarırken, özellikle yalıtkan zeminlerde veya yalıtkan ayakkabılarla yüklenir. Kayışlar ve plastikler sürtünmeyle yüklenir: konveyör ve tahrik kayışları, plastik levhalar ve astarlar, açılmakta olan ambalaj filmleri.

Bazı malzemeler yükü neden tutar: iletkenlik ve sönümlenme süresi

Yük yalnızca birikirse tehlikelidir: topraklanmış bir iletkende neredeyse anında akıp gider, bir yalıtkanda ise kalır. Topraklanmış metal bir tanktaki sıvı için yük, aşağıdaki sönümlenme süresiyle üstel olarak azalır:

τ = εr · ε0 / κ

Burada εr sıvının bağıl dielektrik sabiti (hidrokarbonlar için yaklaşık 2), ε0 = 8,85 × 10⁻¹² F/m ve κ S/m cinsinden iletkenliktir. Bir τ sonunda yükün yaklaşık %37'si, üç τ sonunda yaklaşık %5'i kalır.

İletkenlik sınıfıAralık (pS/m)Örnekler (TRGS 727, Ek F)Tipik sönümlenme süresi
Düşük50'ye kadar (hidrokarbon olmayanlar için 100)Toluen ve ksilen gibi saflaştırılmış aromatikler; benzin; dizel; kerosenyaklaşık 0,4 s ile birkaç dakika arası
Orta50 ila 10.000Bazı esterler; antistatik katkılı hidrokarbonlarbirkaç milisaniye ile yaklaşık 0,4 s arası
Yüksek10.000 üzeriEtanol, metanol, aseton, subirkaç milisaniye veya daha az

Yayımlanmış iletkenlik değerleri saflığa büyük ölçüde bağlıdır, bu nedenle yalnızca yol göstericidir; çok saf kullanılan bir sıvının iletkenliğinin daha düşük olacağı varsayılmalıdır. TRGS 727, saf hidrokarbonların yalıtkan kabul edilmesini önerir. Düşük iletkenlikli bir sıvı, tank, borular ve pompa kusursuz biçimde topraklanmış olsa bile tank içinde tutuşturucu bir boşalma oluşturacak kadar yük tutabilir, çünkü yük metalin üzerinde değil sıvının kendisindedir.

Tozlar da aynı şekilde davranır; iletkenliğin yerini hacim özdirenci alır. Yüksek derecede yalıtkan plastik granüller ve birçok organik toz yükü uzun süre tutar; bu durum özellikle yükün hiçbir şekilde bir cidara ulaşamadığı toz bulutunda belirgindir.

Altı elektrostatik boşalma türü

Boşalmanın türü, yükü neyin tuttuğuna ve yükün nasıl serbest kaldığına bağlıdır. Hangi ortamları tutuşturabileceğini de bu belirler.

BoşalmaNerede oluşurGazlar ve buharlarToz bulutları
KıvılcımBiri yüklü ve topraklanmamış iki iletken arasında (varil, flanş, el aleti, insan)EvetEvet
KoronaGüçlü bir alan içindeki topraklanmış iletkenlerin sivri uç ve kenarlarındaGenellikle hayır: enerji yoğunluğu kıvılcımınkinden çok daha düşüktürHayır
FırçaYüklü bir yalıtkan yüzey veya yüklü sıvı yüzeyi ile yaklaştırılan topraklanmış bir iletken arasındaEvet, çoğu gaz ve buharNormal koşullarda hayır
Yayılan fırçaArkasında iletken bulunan, iki yüzü yüklenmiş ince yalıtkan bir tabaka boyunca (astarlı borular, kaplı cidarlar, FIBC kumaşı)EvetEvet, enerji 1 J veya üzerine çıkabilir
Koni (yığın fırça boşalması)Dolum sırasında bir silo veya büyük kap içindeki yüklü toz yığınının yüzeyindeEvetEvet
Yıldırım benzeriÇok büyük yüklü toz bulutlarındaEvetEvet; 100 m³'ten küçük veya 3 m çaptan dar kaplarda gözlenmemiştir

Kıvılcım boşalmaları yalıtılmış bir iletken üzerinde depolanan enerjiyi açığa çıkarır: E = ½·C·U². TRGS 727 tipik değerler verir: 10 kV'ta 10 pF'lık bir flanş, yaklaşık 0,5 mJ; 20 kV'ta 50 ila 300 pF'lık 200 ila 500 litrelik metal bir varil, 10 ila 60 mJ; 12 kV'ta 100 ila 200 pF'lık bir insan, 7 ila 15 mJ. Bunlar belirtilen kapasitans ve gerilimle yapılmış örnek hesaplardır; bir insan için sonuç 10 mJ veya daha fazla mertebesindedir. Bunların her biri tipik solvent buharlarının minimum tutuşma enerjisinin (yaklaşık 0,2 ila 0,3 mJ, bkz. parlama noktası, kendiliğinden tutuşma sıcaklığı ve minimum tutuşma enerjisi) üzerindedir.

Fırça boşalmaları enerjiyle değil aktardıkları yük miktarıyla değerlendirilir. Propan karışımlarıyla yapılan tutuşma deneyleri, bunların eşdeğer enerjisini yaklaşık 1 ila 4 mJ olarak verir: bu, çoğu yanıcı gaz ve buharı tutuşturmaya yeterlidir, ancak uygulamada toz bulutlarını tutuşturmazlar. TRGS 727, Bölge 1 ve 2 için en fazla aktarılan yükü IIA için 60 nC, IIB için 25 nC ve IIC için 10 nC olarak belirler; Bölge 0'da sınırlar IIA için 25 nC ve IIB için 10 nC'dir, IIC için ise saptanabilir hiçbir boşalmaya izin verilmez. Gaz bölgelerinde yalıtkan yüzeylere sınır getirilmesinin nedeni bu boşalmalardır.

Yayılan fırça boşalmaları için, delinme gerilimi yaklaşık 4 kV'un üzerinde olan ve tipik olarak pnömatik taşıma veya hızlı hareket eden kayışlarla yüksek yüzey yük yoğunluğuna yüklenmiş ince bir yalıtkan tabaka (yaklaşık 9 mm'den ince) gerekir. Parlak, gürültülü ve enerjiktirler. Astar ve kaplamaların delinme gerilimini 4 kV veya altında (kumaşlar için 6 kV) tutmak bunları önler.

Koni boşalmaları kap çapı ve parçacık boyutuyla birlikte büyür. TRGS 727, 0,5 ila 3 m çaplı metal silolar için ampirik bir tahmin verir: W ≈ 5,22 · d^3,36 · g^1,46 mJ (d metre cinsinden, medyan tane boyutu g mm cinsinden). 1 mm granüllerle doldurulan 3 m'lik bir silo için bu yaklaşık 210 mJ verir. Yükü iri yalıtkan granüller taşıdığında ve hassas ortamı ince toz veya solvent buharı oluşturduğunda özellikle tehlikelidirler.

0,01 ile 10.000 mJ arasında logaritmik grafik; gaz ve buharların (yaklaşık 0,016 ila 0,3 mJ) ve tozların (çoğunlukla milijul ile jul arası) minimum tutuşma enerjilerini boşalma enerjileriyle karşılaştırıyor: flanştan kıvılcım yaklaşık 0,5 mJ, insan 7 ila 15 mJ, metal varil 10 ila 60 mJ, 0,5 ila 1 mm granüllü 1 ila 3 m'lik silolarda koni boşalmaları yaklaşık 2 ila 210 mJ, yayılan fırça 1 J veya üzeri; yaklaşık 4 mJ'e kadar eşdeğer enerjili fırça boşalmaları gaz ve buharları tutuşturur, toz bulutlarını tutuşturmaz
Boşalma enerjilerinin logaritmik ölçekte minimum tutuşma enerjileriyle karşılaştırılması. Sıradan cisimlerden ve insanlardan çıkan kıvılcımlar gaz ve buharların MIE değerini kat kat aşar. Kıvılcım değerleri TRGS 727 örnek hesaplarıdır (insan: 12 kV'ta 100 ila 200 pF); fırça boşalması aralığı yayımlanmış tutuşma deneylerinde bulunan eşdeğer enerjidir; koni boşalması aralığı TRGS 727 ampirik formülüyle hesaplanmıştır.

Statik elektriğin kontrolü: ne işe yarar

İletkenlerin topraklanması ve kuşaklanması

Kuşaklama (bonding) iletken parçaları birbirine, topraklama ise toprağa bağlar. Birlikte her iletkeni toprak potansiyelinde tutarlar, böylece hiçbir kıvılcım atlayamaz. TRGS 727, toprağa karşı 10⁶ Ω'a kadar bir direncin genellikle yeterli olduğunu, yükleme akımı 10⁻⁶ A'nın ve kapasitans 100 pF'ın altında olduğunda ise 10⁸ Ω'a kadar çıkılabileceğini belirtir. Uygulamada tamamen metal kuşaklama yolları için deney sınırı olarak çok daha düşük bir değer, çoğunlukla 10 Ω kullanılır, çünkü metalde daha yüksek bir okuma gevşek veya korozyona uğramış bir bağlantıya işaret eder.

Uygulamada önemli olan kurallar:

  • Yüklenebilen ve kapasitansı yaklaşık 10 pF'ın üzerinde olan her iletken cismi, variller, huniler, hortum uçları, numune kapları ve serbest boru parçaları gibi taşınabilir cisimler dahil, topraklayın.
  • Topraklama pensini aktarma başlamadan önce takın ve yük sönümlendikten sonra çıkarın. Pensler boya, pas ve kaplamaları delip geçmeli, görünür ve kolay kontrol edilebilir olmalıdır.
  • Tanker, vagon ve IBC dolumunda kilitlemeli topraklama izleme sistemleri kullanın; böylece doğrulanmış bir bağlantı olmadan pompalama başlayamaz.
  • Yalıtkan flanşları, contaları, gözetleme camlarını ve plastik bölümleri köprüleyin veya her metal parçayı ayrı ayrı topraklayın. Bkz. tehlikeli bölgelerde topraklama, kuşaklama ve eş potansiyel kuşaklama.
Bir tanktan varil dolumu şeması: tank, filtre ve boru hattı birbirine kuşaklanmış ve topraklanmış; metal varil topraklanmış bir plaka üzerinde duruyor ve topraklama pensi takılı; dolum borusu varilin dibine kadar uzanıyor; operatör yük sönümleyici zemin üzerinde iletken ayakkabı giyiyor; etiketler toprağa karşı direnci 10^6 ohm'a kadar, kişi ile toprak arasını 10^8 ohm'a kadar veriyor
Varil dolumunda kuşaklama ve topraklama. Aktarma yolundaki her iletken topraklanmıştır, sıçratmalı dolumu önlemek için dolum borusu dibe kadar uzanır ve operatör ayakkabı ile zemin üzerinden topraklanmıştır.

Sıvılar

Topraklama tek başına düşük iletkenlikli bir sıvıdaki yüke karşı koruma sağlamaz. Kontrol önlemleri yük oluşumuna ve sönümlenmeye etki eder:

  • Hız. Büyük tankları, dolum borusu çıkışı çapının yaklaşık iki katı kadar sıvıyla örtülene kadar en fazla 1 m/s ile doldurun; sabit tavanlı tanklardaki temiz, tek fazlı sıvılar için bundan sonra 7 m/s'ye kadar çıkılabilir. İkinci bir faz (su, katılar) içeren sıvılarda 1 m/s'de kalınır. Tankerler ve daha küçük tanklar için TRGS 727 bunun yerine hız çarpı çap sınırı kullanır.
  • Filtrelerden sonra sönümlenme. Filtre ile alıcı tank arasında bekleme süresi bırakın: iletkenlik biliniyorsa en az üç sönümlenme süresi, bilinmiyorsa kaba filtrelerden sonra en az 30 s, ince filtrelerden (gözenek boyutu 10 µm'nin altında) sonra en az 100 s.
  • Sıçratmalı dolum yapılmamalı. Dolum boruları kabın dibine kadar uzanmalıdır; serbest düşen jetle üstten dolum yük ve sis oluşturur.
  • İletkenlik katkıları. ppm mertebesindeki antistatik katkılar, havacılık yakıtlarında yapıldığı gibi, hidrokarbonları 50 pS/m'nin üzerine çıkarabilir.
  • Bekleme süreleri. Düşük iletkenlikli sıvı içeren bir tankta dolum sırasında veya hemen sonrasında daldırma çubuğuyla ölçüm, numune alma veya seviye ölçümü yapmayın. TRGS 727 iki fazlı sıvılarda en az 30 dakika bekleme ister. Seviye şamandıraları gibi sıvıda yüzen veya asılı duran metal parçalar tanka kuşaklanmalıdır.
  • İnertleme. Yukarıdakilerin hiçbiri uygulanabilir değilse, bunun yerine patlayıcı ortamı ortadan kaldırın (bkz. patlamadan korunma stratejisi).

Tozlar ve dökme katılar

  • Taşıma için iletken, topraklanmış ekipman kullanın; pnömatik taşıma hortumlarını tanımlı özdirençli ve topraklanmış spiral telli olarak seçin.
  • Esnek ara dökme yük konteynerlerini (FIBC, big bag) tipine göre seçin: A tipinin statik koruması yoktur ve tehlikeli bölgelerde genellikle uygun değildir; B tipinin kumaşı yayılan fırça boşalmalarını önlemek için düşük delinme gerilimlidir; C tipi iletkendir ve dolum ile boşaltma sırasında topraklanmalıdır; D tipi yük sönümleyicidir ve yakındaki insanlar ile iletken cisimler topraklanmış olmak koşuluyla topraklama bağlantısı olmadan çalışır. TRGS 727, MIE değeri 3 mJ veya daha düşük tozlar için yalnızca C veya D tiplerine izin verir.
  • Yanıcı solvent içeren bir kaba yalıtkan plastik torbalardan asla toz dökmeyin. Torba ve düşen toz üzerindeki yük, buharı fırça veya kıvılcım boşalmasıyla tutuşturabilir. Azot altında kapalı şarj, ya da iletken veya yük sönümleyici ambalaj, topraklanmış oluklar ve operatörler ile sınırlı dökme hızı kullanın (TRGS 727, 1 kg/s'nin altını belirtir).
  • İri yalıtkan granüllerle silo dolumu, koni boşalmaları açısından değerlendirilmelidir; inertleme veya kap boyutunun sınırlanması yaygın çözümlerdir.

Gaz bölgelerinde yalıtkan malzemeler

Yalıtkan yüzeyler topraklanamaz, bu yüzden bunun yerine boyutları sınırlanır. TRGS 727, Bölge 0'daki cisimler için en büyük izdüşüm alanlarını IIA, IIB ve IIC için sırasıyla 50, 25 ve 4 cm², Bölge 1'de ise 100, 100 ve 20 cm² olarak verir. Topraklanmış metal üzerindeki yalıtkan kaplamaların kalınlığı IIA ve IIB maddeleri için 2 mm'nin, IIC için 0,2 mm'nin altında kalmalıdır. Bölge 2'de, deneyimin tutuşturucu boşalmaların oluştuğunu gösterdiği yerlerde önlem gerekir. Bu sınırlar hızlı sıvı akışı veya pnömatik taşıma gibi güçlü yük oluşumunun yakınında geçerli değildir.

İnsanlar

TRGS 727, Bölge 0, 1 ve 20'de (ve MIE değeri 10 mJ veya daha düşük tozlar için Bölge 21'de), kendisi de yük sönümleyici (10⁸ Ω'un altında) olan bir zemin üzerinde, kişi ile toprak arasındaki direnci en fazla 10⁸ Ω olan iletken ayakkabı ister. İş güvenliği ayakkabıları tipik olarak 10⁵ ila 10⁹ Ω aralığındadır ve 10⁸ ile 10⁹ Ω arasındakiler uygun değildir; bu nedenle tip belirtilmeli ve kontrol edilmelidir. Eldivenler yalıtkan olmamalıdır. Bölge 0 ve 1'de giysi giyilip çıkarılmamalı, Bölge 0'da veya IIC gazlarla yalnızca iletken giysi giyilmelidir.

Nem ve iyonizörler

Yüksek bağıl nem birçok yüzeyi hafifçe iletken hâle getirir; iyonizörler ise film ve şeritler üzerindeki yükü nötrleyebilir. Her ikisi de yalnızca diğer önlemleri destekler: güçlü yük oluşturan işlemlerde, sıcak ürünlerde, büyük toz hacimlerinde ve düşük iletkenlikli sıvılarda yetersiz kalırlar. TRGS 727, Bölge 0'da nemi tek önlem olarak kabul etmez, Bölge 0'da veya IIC gazlarla aktif iyonizörlere izin vermez ve iyonizörlerin düzenli olarak kontrol edilmesini ister.

Örnek uygulama: bir varilin toluenle doldurulması

200 litrelik metal bir varil, 1 µm'lik bir kartuş filtreden geçirilerek toluen ile doldurulmaktadır (parlama noktası 4 °C, dolayısıyla oda sıcaklığında patlayıcı buhar bulunur). Varil plastik bir palet üzerinde durmaktadır.

Kıvılcım tehlikesi. Palet üzerinde yalıtılmış hâldeki varilin kapasitansı 50 ila 300 pF mertebesindedir. 10 kV'a yüklenmiş 200 pF'lık bir varil E = ½ × 200 × 10⁻¹² × (10⁴)² = 0,01 J, yani 10 mJ depolar; bu, toluen buharının MIE değerinin (yaklaşık 0,24 mJ) yaklaşık 40 katıdır. Dolum ağzına veya bir operatörün eline atlayan bir kıvılcım, ağızdaki buharı büyük olasılıkla tutuşturur. Varilin topraklanması bu tehlikeyi ortadan kaldırır.

Sıvı tehlikesi. Toluen düşük iletkenlikli bir sıvıdır. κ = 1 pS/m ve εr ≈ 2 ile τ = 2 × 8,85 × 10⁻¹² / 10⁻¹² ≈ 18 s olur. Mikrofiltre sıvıyı, topraklanmış bir varilin hızla gideremeyeceği bir yükle yükler. Filtre ile varil arasında 100 s'lik bir bekleme süresi, yükün yaklaşık e^(-100/18), yani kabaca %0,4'ünü bırakır. Bu süre bırakılmazsa, topraklanmış bir varilde bile yüklü sıvı yüzeyinden dolum ağzına veya bir daldırma borusuna fırça boşalması mümkündür.

Yüklü sıvıyla doldurulmuş topraklanmış bir tankın animasyonlu şeması: sıvıdaki pozitif yükler tank cidarına doğru sürüklenip toprağa akarken sağdaki eğri yükün üstel olarak azaldığını, bir ve üç sönümlenme süresindeki işaretlerle gösteriyor
Topraklanmış bir kapta yük sönümlenmesi. Sıvı yükünü sönümlenme süresi τ ile üstel olarak kaybeder; yaklaşık üç τ sonunda yalnızca %5'i kalır. Durağan görüntü bir τ sonrasındaki durumu gösterir.

Kontrol önlemleri. Dolumdan önce pensi takılmış, topraklanmış bir plaka üzerinde duran topraklanmış metal varil; kuşaklanmış dolum hattı ve dolum ağzı; varilin dibine kadar uzanan dolum borusu; boru çıkışı örtülene kadar düşük hızla dolum; filtrenin akış yönünde yeterli boru hacmi veya bir sönümlenme kabı; yük sönümleyici zemin üzerinde iletken ayakkabılı operatör; yük sönümlenene kadar numune alma veya daldırma ölçümü yapılmaması.

Barton Solvents patlamasının gösterdikleri

17 Temmuz 2007'de, Kansas eyaletinin Valley Center kentindeki bir kimyasal dağıtım tesisinde, iletken olmayan bir solvent olan VM&P nafta ile doldurulmakta olan 15.000 galonluk bir depolama tankı patladı. Yaklaşık 6.000 kişi tahliye edildi ve tesis yok oldu. ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu (CSB), kesintili (dur-kalk) dolumun tanka hava ve türbülans soktuğu, metal bir seviye şamandırasının yük biriktirdiği ve şamandıra ile şeridi arasındaki gevşek bir bağlantı üzerinden atlayan bir kıvılcımın tankın içindeki yanıcı buhar-hava karışımını büyük olasılıkla tutuşturduğu sonucuna vardı. Aktarma ekipmanı büyük olasılıkla doğru şekilde kuşaklanmış ve topraklanmıştı. Ders şudur: düşük iletkenlikli sıvılarda kuşaklama ve topraklama gereklidir ama yeterli değildir; dolum uygulaması, iç donanımlar ve buhar boşluğu da kontrol altına alınmalıdır.

Sık yapılan hatalar

  • "Sistem topraklı, dolayısıyla statik elektrik kontrol altında." Topraklama iletkenlerdeki yükü akıtır; yalıtkan sıvılardaki, tozlardaki veya plastiklerdeki yükü değil.
  • Bölge 1'de plastik kaplar ve huniler. Yalıtkan cisimler elle tutulurken ve dökme sırasında yüklenir ve topraklanamaz; iletken veya yük sönümleyici olanları kullanın.
  • Dolumdan hemen sonra numune alma veya daldırma ölçümü. Sıvı yüzeyi hâlâ yüklü olabilir; sönümlenmeyi bekleyin.
  • Topraklama pensini çok erken çıkarmak veya geç takmak. Önceden yüklenmiş bir varile takılan pensin kendisi kıvılcıma neden olabilir.
  • Plastik torbadan solvent kabına toz dökmek. Kimya ve ilaç tesislerinde statik kaynaklı tutuşmaların en sık görülen senaryolarından biridir.
  • Neme güvenmek. Bazı yüzeylerde yardımcı olur, ancak düşük iletkenlikli sıvılar ve güçlü yük oluşturan işlemler için hiçbir etkisi yoktur.

Sık sorulan sorular

Kuşaklama ile topraklama arasındaki fark nedir?

Kuşaklama, iletken cisimleri aralarında kıvılcım geçmeyecek şekilde birbirine bağlar; topraklama ise yükün akıp gitmesi için onları toprağa bağlar. Statik kontrolü normalde ikisini birden gerektirir.

Statik topraklama için hangi direnç kabul edilebilir?

Alman kılavuzu (TRGS 727), statik yükü akıtmak için toprağa karşı 10⁶ Ω'a kadar bir direncin genellikle yeterli olduğunu, uygun koşullarda 10⁸ Ω'a kadar çıkılabileceğini belirtir. Tamamen metal kuşaklama yolları için deney sınırı olarak çok daha düşük bir değer, çoğunlukla 10 Ω kullanılır, çünkü bu değer metal bağlantıların sağlam olduğunu gösterir.

Hangi sıvılar statik yük biriktirir?

İletkenliği yaklaşık 50 pS/m'ye kadar olan sıvılar: toluen, ksilen, hekzan, heptan, benzin, dizel ve kerosen gibi saflaştırılmış hidrokarbonların çoğu. Alkoller, ketonlar ve su, topraklanmış kaplarda yüklerini neredeyse anında kaybedecek kadar iletkendir, ancak püskürtüldüklerinde yine de yüklenebilirler.

Fırça boşalması bir toz bulutunu tutuşturabilir mi?

Normal atmosfer koşullarında fırça boşalmalarının toz-hava karışımlarını tutuşturabileceği kabul edilmez. Çoğu yanıcı gaz ve buharı ise tutuşturabilirler; solventle ıslak tozların ve hibrit karışımların gaz bölgelerine ait daha sıkı kontrolleri gerektirmesinin nedeni budur.

Tank dolumunun başlangıcında dolum hızı neden sınırlanır?

Dolum borusu çıkışı sıvıya gömülene kadar gelen sıvı sıçrar ve varsa su veya tortuyu karıştırır; bu da çok daha fazla yük oluşturur. Bu aşamada hızı yaklaşık 1 m/s ile sınırlamak, buhar boşluğunun yanıcı olma olasılığının en yüksek olduğu dönemde yüklenmeyi düşük tutar.

excodex'te ilgili yazılar

Standartlar ve ek kaynaklar

  • IEC TS 60079-32-1:2013 ve Tadil 1:2017, patlayıcı ortamlar, elektrostatik tehlikeler, kılavuz (birleştirilmiş baskısı mevcuttur): webstore.iec.ch
  • IEC 60079-32-2, elektrostatik tehlikeler, deney yöntemleri
  • IEC 61340-4-4, esnek ara dökme yük konteynerlerinin (FIBC) elektrostatik sınıflandırılması
  • NFPA 77, statik elektriğe ilişkin önerilen uygulama
  • EN 1127-1, patlamanın önlenmesi ve patlamadan korunma, temel kavramlar (tutuşturucu kaynak olarak statik elektrik)
  • Alman teknik kuralı TRGS 727 (2016), elektrostatik yüklerden kaynaklanan tutuşma tehlikelerinin önlenmesi: boşalma türleri, Ek A, sıvılar, bölüm 4, dökme malzemeler, bölüm 6, topraklama, bölüm 8
  • 1999/92/AT sayılı direktif, Madde 4 ve Ek II (risk değerlendirmesinde elektrostatik boşalmalar): legislation.gov.uk
  • M. Glor ve K. Schwenzfeuer, Direct ignition tests with brush discharges, Journal of Electrostatics 63 (2005) 463 ila 468 (fırça boşalmalarının eşdeğer enerjisi, toz bulutları için tutuşturucu olmaması): sciencedirect.com
  • ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu, Barton Solvents patlamaları ve yangını, Valley Center, Kansas (2007): csb.gov

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.

Dil

Giriş yap

Henüz üye değil misiniz? Ücretsiz katılın

Çeviriyi iyileştir