39 Ochrana před účinky statické elektřiny

Statická elektřina je označení pro jevy způsobené nashromážděním elektrického náboje na povrchu různých těles a předmětů a jejich výměnou při vzájemném kontaktu197).

Náboj statické elektřiny nejčastěji vzniká při vzájemném tření dvou materiálů. To způsobuje přenesení elektronů z jednoho tělesa na druhé.

Tedy těleso, které elektron (nejedná se pouze o jeden elektron, ve skutečnosti je elektronů obrovské množství) přijalo, se nabije záporně, zatímco druhé těleso se nabije kladně.

Nebezpečí hromadění náboje statické elektřiny je většinou spojováno s nevodivými materiály198), zejména s plasty, nebo s vodivými materiály, které jsou však od země izolovány. Je-li totiž vodivé těleso uzemněné a nabije se statickou elektřinou, náboj je okamžitě sveden do země – dojde k tzv. vyrovnání potenciálů. Jestliže však vodivé těleso není uzemněno nebo jde o nevodivý materiál, náboj se na tělese hromadí (nemá se kam odvést) a vzniklé napětí může dosahovat až několik desítek tisíc voltů. Jestliže se k takto nabitému tělesu přiblíží jiné těleso, které má rozdílný potenciál (je rozdílně nabito), pak může dojít ke vzniku výboje a ke vzájemnému vyrovnání potenciálů, což má často za následek vznícení nebo výbuch.

Se statickou elektřinou musíme počítat také při průtoku (převážně) nevodivých kapalin nebo prášků. Kovové předměty se mohou elektrostaticky nabít také tzv. indukcí, jestliže se zdržují v elektrickém poli jiných nabitých těles. V podstatě každé těleso se může nabít, pokud se na něm usazují nabité částice nebo ionizované molekuly.

Na vznik a velikost náboje statické elektřiny má vliv zejména druh materiálu, jeho povrchová úprava a vnější prostředí (vlhkost, teplota, tlak apod.). Se statickou elektřinou se setkáváme jak v průmyslu, tak v běžném životě. Zatímco v běžném životě je jen určitou nepříjemností, v průmyslu se s ní musí počítat a do určité míry její účinky nebo vznik eliminovat.

V dalším textu si rozebereme časté zdroje statické elektřiny včetně preventivních opatření a na konci této kapitoly jsou stručně popsány další druhy preventivních mechanismů, které brání účinkům (následkům) statické elektřiny.

a) Osoby, které se pohybují v nevodivé obuvi po nevodivé podlaze, se nabíjejí elektrostatickým nábojem. Jestliže se přiblíží takto nabitá osoba k nějakému uzemněnému předmětu, pak mezi nimi dojde k výboji. Tento výboj může mít za následek iniciaci výbušné atmosféry nebo iniciaci snadno zápalných látek. Podobný příklad nabití osob elektrostatickým nábojem může nastat také při nošení určitého druhu šatstva, vyrobeného z materiálů jako jsou hedvábí, silon apod.

Mezi preventivní opatření patří například:

• Nošení antistatické obuvi. Antistatickou obuv tvoří obuv tzv. vodivá nebo elektrostaticky vodivá. Elektrostaticky vodivé obuvi mají stanovené konkrétní požadavky na horní a dolní hranici elektrického odporu (viz poznámka pod čarou). Horní hranice odporu je dostatečně nízká proto, aby se na obuvi ve většině případů nehromadil náboj statické elektřiny, a dolní minimální hranice odporu zase vytváří jeho uživateli určitou míru ochrany v případě náhodného styku s elektrickou sítí. Tento typ obuvi je vhodný pro všeobecné použití. Vodivá obuv se vyznačuje velmi nízkým odporem a používá se zejména v případech manipulace s velmi citlivými výbušninami. Tento typ obuvi se nepoužívá tam, kde hrozí nebezpečí náhodného dotyku osoby s elektrickým napětím. Není vhodný pro všeobecné použití. Obecně se vodivým a elektrostaticky vodivým materiálům říká antistatické materiály.
• Používání vodivé nebo elektrostaticky vodivé podlahy.
• Nošení oděvů s antistatickou úpravou (viz obrázek č. 21).
• Správný způsob nošení oblečení. Oblečení by mělo co nejvíce přiléhat k tělu. Osoba, která se pohybuje v prostředí s nebezpečím výbuchu, si nemá oblečení svlékat.
• Do výbušné atmosféry používat speciální oděvy. Tyto materiály jsou osobní ochranné pracovní prostředky a vztahují se na ně další požadavky.
• Používání rukavic z elektrostaticky vodivého materiálu. Tento požadavek se týká zejména v prostředí s nebezpečím výbuchu (zóny 0, 1).

Obrázek Speciální oděv, do kterého je zabudována tenká kovová mřížka (na obrázku tvoří nenápadné čtverečky) svádějící náboj statické elektřiny

b) Vznik elektrostatického náboje při proudění hořlavých kapalin potrubím a při přečerpávání hořlavých kapalin.

Ke vzniku náboje může v kapalinách dojít zejména při jejich pohybu vzhledem k okolním pevným látkám (například v potrubí). To, zda kapalina má schopnost vytvářet náboj, silně závisí na její vodivosti. Obecně lze říci, že schopnost nabíjet se mají kapaliny s nízkou elektrickou vodivostí. Přesto náboj statické elektřiny může vznikat také u některých vodivých kapalin, a to při vytváření mlh a aerosolů nebo při vysoké rychlosti kapaliny v potrubí.

Mezi preventivní opatření patří například:
» Všechny vodivé součásti systému, který je určen pro manipulaci s kapalinou, je třeba uzemnit.
» Určení vhodných opatření omezující vznik náboje. Toho lze docílit například omezením rychlosti čerpání kapalin v plnícím potrubí.
» Vyloučení vzniku výbušné atmosféry inertizací prostoru nad kapalinou.
» Provádění pravidelných kontrol a údržby.

c) Vznik elektrostatického náboje u tiskařských lisů a rotačních strojů v tiskárnách. Podobné nebezpečí vzniká rovněž u žehlících a barvících strojů. Všude v těchto provozech dochází ke tření, vznikající výboj statické elektřiny může zapálit přítomné papírové hořlavé prachy a jiné snadno zápalné materiály.

Mezi preventivní opatření řadíme například:
» Uzemnění všech kovových částí.
» Zvýšení relativní vlhkosti vzduchu.
» Odstraňování (odsávání) hořlavých látek z prostoru.
» Pravidelná údržba a dodržování všech stanovených bezpečnostních pravidel.

d) Jízdou vozidel (včetně letadel) na pneumatikách z nevodivého materiálu po vozovce dochází ke hromadění náboje statické elektřiny na kostře vozidla. Přiblíží-li se k nabité kostře vozidla uzemněný předmět, může dojít ke vzniku výboje, jenž může iniciovat výbušnou atmosféru.

Mezi preventivní opatření patří například:
» Používání pneumatik z antistatického materiálu.

e) Vznik elektrostatického výboje při odtrhování řemene od řemenice u dopravníkových pásů z nevodivého materiálu. Vzniklé elektrostatické výboje mohou vést k zapálení snadno zápalných látek.

Mezi preventivní opatření patří například:
» Řemenice musí být vodivá a správně uzemněna.
» Řemen nemá prokluzovat.
» Vodivá úprava povrchu řemene.

Výše popsaná problematika statické elektřiny tvoří velice rozsáhlou problematiku. Základním technickým předpisem, který se touto oblastí zabývá, je technická norma (ČSN 33 2030 Elektrostatika – směrnice pro vyloučení nebezpečí od statické elektřiny.) Tento dokument je směrnicí upravující zejména oblast ochrany před iniciací a úrazem elektrickým proudem v důsledku statické elektřiny.

Zmíněná norma uvádí ještě další opatření, snižující riziko vzniku statické elektřiny nebo omezující následky jejího působení. Jsou to například tyto:

• Omezení velikosti nabíjitelných povrchů.
• Použití uzemněného kovového síta. Toto opatření spočívá v tom, že se do nevodivého materiálu vloží uzemněné kovové síto (nebo kovový rám).
• Zvyšování vlhkosti. Vlhkost vytvoří na povrchu nevodivého materiálu (ne všech) tenký fi lm, který odvede náboj  statické elektřiny.
• Ionizace vzduchu. Ionizací vzduchu dojde k místnímu zvodivění vzduchu tak, aby byly náboje vznikající na pevných materiálech neutralizovány tzv. rekombinací.
  Atd.