Statische elektriciteit in explosieve stofatmosferen

Explosieveiligheid

Zodra twee geladen objecten met elkaar in contact komen wordt de op de voorwerpen aanwezige lading vereffend. Hierbij kan kortstondig een energie vrijkomen die bekend staat als een statische ontlading.  

Statische lading kan ontstaan op niet-geleidende materialen of op geïsoleerde geleidende materialen. Omdat een statische lading soms in staat is om een explosieve stofatmosfeer te ontsteken moet hiermee rekening worden gehouden in de risicobeoordeling explosieveiligheid. In de risicobeoordeling wordt beschouwd of ladingen de minimale ontsteekenergie van het product kunnen overschrijden én voldoende snel kunnen ontladen. In deze situatie is er sprake van potentiele ontstekingsbronnen en moeten er tegenmaatregelen worden genomen.  

Foto 1: een elektrostatische ontlading 

Statische elektriciteit als ontstekingsbron 

Statische lading bouwt op verschillende wijzen op. Zo zal er eenvoudig lading worden opgebouwd bij:  

• wrijving van product in een pneumatisch transportsysteem;  
• contact van product met de silowand bij het storten of legen van de silo;  
• wrijving tussen een v-snaar en een pulley van een lopende band systeem.  

Opgebouwde statische elektriciteit kan op verschillende manieren ontladen. Welk vorm van ontlading plaats vind is in grote mate afhankelijk van de omgeving, de materialen, de bewerking, het product, de vorm van de geleider en de proceseigenschappen. Veelvoorkomende vormen van elektrostatische ontlading betreffen:  

• Puntontlading: een scherp geleidend object bouwt lading op en ioniseert de omringende lucht. Hierdoor vinden ontladingen plaats met een lage  
  energiedichtheid (+- 0,03mJ)  
• Borstelontlading: een bol object wordt geladen en ioniseert de omringende lucht.  
  Hierdoor vinden ontladingen plaats met een lage energiedichtheid (+  3 mJ)  
• Glijborstelontlading: een borstelontlading die zich continu herhaalt. Bijvoorbeeld door  
  wrijving van een lopende band. Hierdoor vinden ontladingen plaats met een hoge energiedichtheid (+- 1.000mJ)  
• Stortkegelontlading: een lading die opbouwt op de stortkegel van een silo. Hierdoor  
  vinden ontladingen plaats met een zeer hoge energiedichtheid (tot +- 10.000 mJ)  
• Vonkontlading: een ontlading tussen twee geleidende objecten. Omdat het geleiders  
  betreft springt de lading snel over. Energiedichtheden van meer dan 10.000 mJ zijn goed mogelijk.  

De minimale ontsteekenergie van producten is afhankelijk van de deeltjesgrootte, vochtigheidsgraad en omgevingsomstandigheden. Meestal ligt de ontsteekenergie rond de 300 mJ maar er zijn uitzonderingen met een lagere waarde. Relateer bovenstaande waarden aan de minimale ontsteekenergie van jouw product en je hebt een indicatie of de ontlading jouw product kan ontsteken.  

Tegenmaatregelen 

Zodra uit het explosieveiligheidsdocument blijkt dat een statische ontlading de explosieve atmosfeer kan ontsteken moeten tegenmaatregelen worden genomen. De meest effectieve maatregel betreft het doorverbinden van geleidende installatiedelen (potentiaalvereffening) waardoor er geen potentiaalverschillen kunnen ontstaan. De installatiedelen worden aanvullend doorverbonden met de aarde.  

Er wordt gesteld dat een weerstand naar aarde van 1M Ω in de meeste situaties voldoende laag is. Echter, deze waarde is juist erg hoog! Bij een goede verbinding naar aarde is de weerstand veelal niet hoger dan 10 Ω. Door controlepunten tussen verschillende installatiedelen en het aardpunt te maken kun je, met periodieke metingen, zogenoemde ‘trends’ vastleggen en, mocht het nodig zijn, op tijd ingrijpen als een verbinding dreigt te verslechteren.  
Een toegepast manchet of flexibele slang kan zelf lading opbouwen én geleidende installatiedelen isoleren. Daarom moeten ook hier aanvullende maatregelen worden genomen zoals het toepassen van een variant met een lagere weerstand of het doorverbinden van installatiedelen. Ditzelfde geldt voor inwendige installatiedelen zoals opnemers, kleppen, zeefdekken, filterramen en filtermedia.  

Foto 2. potentiaalvereffening van een filterraam

Werkkleding en persoonlijke beschermingsmiddelen 

Ook werknemers kunnen statische lading produceren én dragen, bijvoorbeeld door wrijving van werkkleding met het lichaam. Ontlading heeft plaats zodra de werknemer met een geleidend object in contact komt, zoals een deurklik of een machineframe. Daarom moeten er voorzorgsmaatregelen worden genomen als een werknemer of derde met een explosieve stofatmosfeer in contact kan komen.  

Zo moet antistatisch schoeisel worden verstrekt. Alle veiligheidsschoenen die zijn uitgevoerd als type S1 (of hoger) bezitten antistatische eigenschappen. Er is veel onduidelijkheid (en soms zelfs onenigheid) over het ter beschikking stellen van antistatische werkkleding. Vanuit het oogpunt van (stof-)explosieveiligheid is het veelal niet noodzakelijk om antistatische werkkleding te verstrekken. Dit blijkt als zodanig uit de technische standaard NPR-IEC/TS 60079-32-1 (zie tabel 1). Het blijft echter aan de werkgever om hier een keuze in te maken. Een risicobeoordeling ontstekingsbronnen kan hierbij ondersteunen. 

Risico’s beheersen 

Statische elektriciteit is voor velen een ongrijpbaar onderwerp. Bij één van onze klanten heeft er een explosie plaatsgehad, doordat een niveausensor geïsoleerd werd opgesteld. Een elektromonteur had de niveausensor voor een inspectie uit de installatie gehaald en bij terugplaatsing een onjuiste afdichtingsring gebruikt. Hierdoor kon de statische lading die op de meetbuis van de sensor opbouwde niet meer afvloeien. Dit heeft tot een explosie geleid met een grote schadepost als gevolgd. Gelukkig zijn er geen gewonden gevallen en kunnen we van dit soort incidenten leren.  

Van jou, als werkgever, wordt er verwacht dat je de risico’s binnen jouw bedrijf beoordeeld en hierop een beleid voert dat de risico’s tot een acceptabel niveau reduceert. Zo moeten operators voorlichting en instructie ontvangen, moeten werkinstructies worden opgesteld, moeten inspecties en onderhoud worden gepland, toezichthouders worden aangewezen, een werkvergunningenstelsel worden opgesteld, de juiste arbeidsmiddelen worden ingekocht én (indien nodig) maatregelen tegen de opbouw van statische lading worden genomen.