The Electrostatic Properties of Plastic Pipes in relation to Ignition Risk – Testing, Assessment and Elimination

• Autorzy: Kędzierski P. , Szopa A.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.45.1.2017.1

Warianty tytułu

PL

Właściwości elektrostatyczne rur z tworzyw sztucznych w aspekcie zagrożenia wybuchem – badania, ocena i eliminacja

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim: The article describes methods for eliminating the risk of an electrostatic discharge formation which could initiate an explosive atmosphere conflagration. Introduction: An explosive atmosphere, according to Directive 2014/34/EU, is defined as a mixture with air, under atmospheric conditions, of flammable substances in the form of gases, vapours, mists or dusts, in which combustion spreads to the entire unburned mixture after ignition. Electrostatic discharge is considered a process of rapid electrification decay, accompanied by a release of energy, together with light and acoustic effects. Project and methods: A resistance measurement result and/or a resistivity parameter, determined on the basis of the measured resistance, were used to determine the electrostatic properties of materials, i.e. to classify them as conductive, dissipative or insulating. The electrification ability test (also called “the electrification test”) was performed to determine whether a non-conductive material can charge up to a degree sufficient to result in a brush discharge, and thus become an explosive mixture-ignition source. Electrostatic brush discharges are discharges from small areas (the literature and standards consider a 100 cm² area to be an effective surface area). Each pipe was tested at no further than one metre from the mouth of the pipe. Information regarding the magnitude of the electrostatic charge, e.g. in the middle of the pipe, was not available. Results: Based on the performed tests, it can be concluded that: 1. A polyethylene pipe is an electrostatic insulator with very good electrification and surplus electric charge accumulation abilities. 2. The pipe is not able to carry a charge to the ground when in contact with the ground. 3. The entire metal structure is conductive and connected to the ground, so it cannot be electrified by induction. 4. Due to their connection to the studied construction, metal signal wires inserted into the plastic pipes constitute a grounded object with an electric potential equal to zero; therefore, a discharge to the metal wire is very likely. 5. A polyethylene pipe with a very large inner surface has many effective 100 cm² areas from which the gathered electrostatic charge can initiate a sparkover. Conclusions: The conclusions in this paper shown actions needed to eliminate electrostatic discharges and ignition possibilities. The proposed preventive measures should be classified into the following groups: – removing discharge sources in the form of electrostatic charges, – eliminating potentially explosive atmospheres, – preventing the possibility of electrostatic discharge formation

PL

Cel: W artykule opisano metody eliminacji zagrożenia wyładowaniem elektrostatycznym, mogącym zainicjować wybuch atmosfery wybuchowej. Wprowadzenie: Atmosfera wybuchowa, według dyrektywy 2014/34/EU, jest definiowana jako mieszanina substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł lub pyłów z powietrzem w warunkach atmosferycznych, w której zapłon powoduje rozprzestrzenienie się spalania na całą niespaloną mieszaninę. Wyładowanie elektrostatyczne traktowane jest jako proces gwałtownego zaniku stanu naelektryzowania, któremu towarzyszy wydzielenie energii wraz z efektami świetlnymi i akustycznymi. Projekt i metody: Do określenia właściwości elektrostatycznych materiałów, czyli zakwalifikowania materiału jako przewodzącego, rozpraszającego lub izolatora, wykorzystywano wynik pomiaru rezystancji i/lub parametr rezystywności, wyznaczony na podstawie zmierzonej rezystancji. Przeprowadzono badanie zdolności do elektryzacji (zwane badaniem elektryzacji) będące metodą pozwalającą określić, czy materiał nieprzewodzący może naładować się w stopniu wystarczającym do tworzenia wyładowań o charakterze snopiastym i przez to stać się źródłem zapłonu mieszaniny wybuchowej. Wyładowania elektrostatyczne snopiaste są wyładowaniami z małych powierzchni (literatura i normy podają za efektywną powierzchnię o polu 100 cm²). Rury każdorazowo badano w odległości wynoszącej maksymalnie metr od ich początku. Nie zdefiniowano wielkości ładunku elektrostatycznego np. w połowie długości rury. Wyniki: Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono, że: 1. Rura z polietylenu jest izolatorem elektrostatycznym oraz posiada bardzo dobrą zdolność do elektryzacji i gromadzenia nadmiarowego ładunku elektrycznego. 2. W przypadku kontaktu z uziemieniem odprowadzenie ładunku z rury nie jest możliwe, 3. Cała konstrukcja metalowa jest przewodząca i połączona z uziemieniem, wobec czego nie jest w stanie naelektryzować się poprzez indukcję. 4. Druty metalowe sygnałowe wprowadzane do rur z tworzywa, poprzez połączenie z badaną konstrukcją, stanowią obiekt uziemiony o potencjale elektrycznym równym zero, wobec czego wyładowanie elektrostatyczne do metalowego drutu jest bardzo prawdopodobne. 5. Rura z polietylenu o bardzo dużej powierzchni wewnętrznej posiada wiele powierzchni efektywnych o powierzchni 100 cm², z których zgromadzony ładunek elektrostatyczny może zainicjować przeskok iskry. Wnioski: Wnioski przedstawione w artykule pozwalają określić działania mające na celu wyeliminowanie ryzyka wyładowania elektrostatycznego i zapłonu. Zaproponowane środki zaradcze sklasyfikowano w trzech grupach: – usuwanie ładunku elektrostatycznego jako źródła wyładowania, – usuwanie atmosfery potencjalnie wybuchowej, – niedoprowadzanie do możliwości powstania wyładowania elektrostatycznego.

Słowa kluczowe

EN

static electricity; pipes; explosive atmosphere; electrification ability

PL

elektryczność statyczna; rury; atmosfera wybuchowa; zdolność do elektryzacji

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 45, iss. 1
• Strony: 14--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kędzierski P.

• Główny Instytut Górnictwa

autor

Szopa A.

• Główny Instytut Górnictwa

Bibliografia

• [1] IEC TS 60079-32-1:2015-08, Technical Specification, Explosive atmospheres – Part 32-1: Electrostatic hazards, guidance.
• [2] CLC/TR TR 50404:2003 Elektrostatyka – kodeks postepowania praktycznego dla uniknięcia zagrożeń związanych z elektrycznością statyczną.
• [3] Gajewski J., Elektryczność statyczna – poznanie, pomiar, zapobieganie, eliminowanie, Instytut Wydawniczy Związków Zawodowych, Warszawa 1987.
• [4] Grabarczyk Z., Jonizacja powietrza w środowisku życia i pracy, CIOP, Warszawa 2000.
• [5] Grabarczyk Z., Kurczewska A., Zagrożenia elektrostatyczne w strefach zagrożonych wybuchem, CIOP, Warszawa 2008.
• [6] Kacprzyk R., Metody pomiarów w elektrostatyce, Politechnika Wrocławska, Wrocław 2013.
• [7] Pawłowska Z. (red.), Podstawy prewencji wypadkowej, CIOP, Warszawa 2008.
• [8] Świerżewski M., Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem – zagadnienia wybrane, SEP, Warszawa 2008.
• [9] Urządzenia do pracy w atmosferze zagrożonej wybuchem, Asco/Joucomatic, Warszawa 2010.
• [10] Kędzierski P., Antystatyzacja w ujęciu technologicznym, „Wiadomości Górnicze” 2013, 12.
• [11] Kędzierski P., Badania dynamicznych właściwości elektrostatycznych – metody symulacji wyładowań, „Wiadomości Górnicze” 2012, 6.
• [12] Directive 2014/34/EU Equipment for potentially explosive atmospheres (ATEX).
• [13] Electrostatic discharge, Central Safety Committee, Basel 1974.
• [14] Characteristics charts of pentane, CIOP.
• [15] PN-EN 80079-36:2016-07 Atmosfery wybuchowe – Część 36: Urządzenia nieelektryczne do atmosfer wybuchowych – Metodyka i wymagania.