Eletricidade estática em atmosferas explosivas – Riscos, controle e mitigação – Parte 02/08

2 – A geração da eletricidade  estática em atmosferas explosivas

Podem ser citados como exemplos de equipamentos instalados em atmosferas explosivas sobre os quais existe a preocupação sobre o risco de ignição devido à geração ou acúmulo de  cargas eletrostática: tanques de armazenamento, vagões ou caminhões para  transporte  de   materiais  inflamáveis ou  combustíveis, correias transportadoras, esteiras ou pontes rolantes, elevadores de canecas, contêineres ou equipamentos de processo ou tubulações fabricadas com materiais não metálicos (isolantes ou  não condutivos), mangueiras fabricadas com materiais não condutivos, caminhões vácuo, equipamentos para transporte pneumático.

No  caso  de  os  dois  materiais serem condutivos, ocorre a recombinação das cargas eletrostáticas e nenhuma quantidade significativa de carga eletrostática permanece em nenhum dos dois materiais após a separação.

Nos casos onde um ou ambos os materiais sólidos forem do tipo “não condutivo”, a recombinação eletrostática não ocorre completamente e  os  materiais separados retêm  parte  de  sua  carga eletrostática.

Em função de a distância entre as cargas ser  extremamente pequena  no  momento do  contato ou  da separação, o  potencial gerado  pode   ser   alcançar  tensões  da ordem de muitos kV, independentemente  da pequena quantidade de cargas eletrostáticas envolvidas, o que pode dar origem a centelhas e a fontes de ignição.

A eletricidade estática pode ser normalmente causada por dois materiais isolantes diferentes em movimento e que estejam em contato ou atrito. Os  elétrons mais afastados do núcleo de um material são transferidos para o outro material, de forma que o material que perde elétrons se torna positivamente carregado. Esta condição pode  permanecer por  algum tempo, uma vez que os materiais são isolantes e não proporcionam um caminho efetivo de retorno dos elétrons.

Os materiais plásticos de invólucros com tipo de proteção Ex “e” (segurança aumentada – Norma ABNT  NBR IEC 60079-7)  normalmente  recebem adição de carbono, que  é  um material condutor  de cargas eletrostáticas, de forma a atender aos requisitos de resistência máxima  superficial indicados na Norma ABNT NBR IEC60079-0 (109 Ω a 1011 Ω, dependendo da umidade relativa do ar). Além disto, este tipo de equipamento normalmente apresenta, em suas instruções específicas de instalação, o alerta de que a limpeza deve ser feita com um pano úmido, de forma a evitar a geração de cargas eletrostáticas.

Peças de vestuário fabricadas em nylon que são removidas do corpo são capazes de gerar cargas eletrostáticas em um nível de potencial suficiente para causar a ignição de  gases  inflamáveis, havendo registros históricos de ocorrência deste tipo de fonte de ignição.

As  rápidas movimentações de  fluidos, como em jatos ou spray podem também gerar cargas eletrostáticas. Um jato de aerossol a partir de um recipiente pode gerar no bocal tensões eletrostáticas da ordem de 5kV. De forma similar,  tensões da ordem de 10kV ou mais podem ser geradas no bocal de um equipamento de limpeza com vapor de alta pressão.

O fluxo de líquidos ou gases inflamáveis ou  de  poeiras combustíveis através de tubulações e de equipamentos de processo provoca a geração de cargas eletrostáticas, as  quais  se  concentram  nas superfícies dos  materiais, podendo causar potenciais eletrostáticos  de   magnitude  da   ordem de muitos milhares de Volt (kV). Esta tensão eletrostática é inaceitável em áreas classificadas e deve ser eliminada por meio de   assegurar  que  todas  as  tubulações e   equipamentos  de   processo,  elétricos e de automação estejam devidamente equipotencializados ou aterrados.

A utilização de materiais não metálicos, tais como equipamentos com invólucros plásticos ou sistemas de bandejamento com coberturas plásticas com elevada resistência superficial podem gerar ou acumular uma quantidade inaceitável de  carregamento eletrostático em  áreas classificadas, caso não  sejam tomadas medidas de  controle para evitar estas situações de risco potencial de fontes de ignição. Dependendo do nível de carregamento eletrostático e da energia mínima de ignição de substâncias inflamáveis, os elevados potenciais eletrostáticos são capazes de gerar centelhas que podem causar a explosão de atmosferas explosivas.

O carregamento eletrostático em líquidos é  essencialmente o  mesmo processo  que ocorre em sólidos, mas pode  depender da  presença de  íons ou de partículas microscópicas carregadas eletrostaticamente. Os  íons  ou  partículas de  uma polaridade podem ser adsorvidas na interface entre os líquidos, e estas, então, atraem íons de polaridade oposta, as quais formam uma camada difusa de carga eletrostática no líquido, próxima da interface.

De acordo com os requisitos apresentados na especificação técnica internacional IEC TS 60079-32-1, o carregamento eletrostático por contato pode ocorrer nas interfaces de materiais sólido/sólido, líquido/líquido ou sólido/líquido. Os  gases inflamáveis não podem ser carregados, mas nos casos onde um gás inflamável contiver partículas sólidas ou gotículas de líquidos em suspensão, estas podem ser carregadas eletrostaticamente por contato, de forma que o gás inflamável pode acumular cargas eletrostáticas, com riscos de geração de centelhas.

No caso de materiais sólidos dissimilares inicialmente não carregados eletrostaticamente e no potencial do sistema de terra, uma pequena quantidade de carga eletrostática é transferida de um material para o outro, quando estes entram em contato, devido ao movimento relativo entre eles. Os dois materiais são, desta forma, carregados eletrostaticamente com  cargas opostas e, consequentemente, passa a existir um campo elétrico entre eles. Se os materiais são, então, separados, um  trabalho é  realizado para superar o efeito de atração ocasionado neste momento pelas cargas elétricas opostas e pela diferença de potencial gerada entre eles. Esta diferença de potencial tende a carregar eletrostaticamente os  pontos residuais de contato.

 Continua na próxima edição.