Wie sollten Hersteller vor statischer Elektrizität schützen?

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Elektrische Statik ist ein natürliches Phänomen, das in der Produktion und im Alltag weit verbreitet ist. Es ist gerade Winter, das Wetter ist trocken, wodurch statische Elektrizität leichter entsteht. Die Entstehung von statischer Elektrizität ist in der sicheren Produktion unvermeidlich. Statische Elektrizität stellt eine erhebliche Bedrohung für Unternehmen, die sicher produzieren wollen. Denn bei allen Arten von sicherheitsrelevanten Produktionsprozessen muss unweigerlich mit brennbaren und explosiven Stoffen gearbeitet werden. Faktoren wie die Prozessbedingungen, die Anlagen oder das Personal können zu statischem Strom führen. Wenn dieser nicht wirksam kontrolliert wird, kann das zu Bränden und Explosionen kommen. Das Vermeiden von Schäden durch statische Elektrizität ist eines der Themen, denen alle Unternehmen Aufmerksamkeit schenken müssen; es sind daher strenge Schutzmaßnahmen einzuhalten. Ursachen für statische Elektrizität: Statische Elektrizität ist eine Ladung, die sich in einem ruhenden Zustand befindet. Es entsteht hauptsächlich durch den engen Kontakt zwischen Objekten, deren Trennung oder Reibung – wodurch eine Ladetransfer stattfindet. Dadurch wird das Gleichgewicht zwischen positiven und negativen Ladungen in den Atomen der Objekte gestört, weshalb an der Berührungstelle eine Potentialdifferenz entsteht. 1. Enger Kontakt und schnelle Trennung. Das ist die häufigste Art und Weise, wie statische Elektrizität entsteht. Wenn zwei Objekte in Berührung kommen, kommt es zu einem Ladungstransfer. Wenn sie schnell genug voneinander getrennt werden, erhalten die Objekte eine elektrische Ladung. 2. Trägt eine Ladung. Das Anhaften bestimmter polarer Ionen oder geladener Stäube an einen vom Boden isolierten Festkörper kann dazu führen, dass dieser Festkörper elektrisch geladen wird oder dass sich sein Ladungszustand ändert. Die Menge an Ladung, die ein Objekt erhält, hängt von seiner Kapazität gegenüber der Erde sowie von den umgebenden Bedingungen ab. Wenn Menschen in Umgebungen mit geladenen Teilchen aktiv sind, nimmt auch ihr Körper statische Elektrizität an. 3. Induzierte Elektrizitätserzeugung. In der industriellen Produktion tritt das Phänon auf, dass elektrisch geladene Objekte nahegelegene, nicht miteinander verbundene Leiter aufladen. 4. Elektrolytische Erzeugung von Spannung. Wenn ein Metall in eine elektrolytische Lösung getaucht wird, diffundieren die Metallionen in die Lösung. An der Grenzfläche entsteht eine Doppelschicht, wodurch ein Potenzialunterschied entsteht. Unter bestimmten Bedingungen ist die Potenzialdifferenz ausreichend, um zu verhindern, dass Metallionen weiterhin gelöst werden, sodass ein Gleichgewicht erreicht wird. Wenn der Gleichgewichtszustand gestört wird, diffundieren die Metallionen weiter und es entsteht ein Strom. 5. Der piezoelektrische Effekt erzeugt Elektrizität. Einige feste Materialien erzeugen unter mechanischer Belastung eine Ladung. Obwohl die durch den piezoelektrischen Effekt entstehende Ladungsdichte gering ist, verfügt sie dennoch über genügend Energie, um eine Explosion auszulösen. 6. Polarisationselektrizität. In einem elektrostatischen Feld entstehen im Isolator sowie an seiner Oberfläche Ladungen – das ist eine Folge der Polarisierung. Je nach unterschiedlicher Molekülstruktur kann man zwischen der Polarisierung nichtpolarer Moleküle und der Polarisierung polarer Moleküle unterscheiden. 7. Ausströmung von Ladung. Wenn Pulver, Flüssigkeiten und Gase durch Öffnungen mit sehr kleinem Querschnitt ausgestoßen werden, kommt es zu heftigem Reibungskontakt zwischen diesen Strömungen und den Öffnungen. Gleichzeitig stoßen die Moleküle untereinander zusammen, wodurch eine große Menge an statischer Elektrizität entsteht. 8. Tröpfchen sind geladen. Das in den Raum gesprühte Flüssigkeit bildet aufgrund von Diffusion und Trennung neue Flüssigkeitsoberflächen, wodurch statische Elektrizität entsteht. Außerdem gibt es noch Wege zur Erzeugung von statischer Elektrizität, wie zum Beispiel Auf- und Abtauchen oder Gefrieren. Es ist zu beachten, dass die Entstehung von statischer Elektrizität meist nicht auf eine einzige Ursache zurückzuführen ist, sondern das Ergebnis der gemeinsamen Wirkung mehrerer Faktoren ist. Drei häufige Schäden: Auslösung von Bränden und Explosionen. Die Auslösung von Explosionen und Bränden ist die größte Gefahr durch statische Elektrizität. Obwohl die Energie der statischen Elektrizität nicht groß ist, entstehen aufgrund ihrer leichteren Entladung statische Funken. In orten mit leicht entflammbaren und explosiven Stoffen können durch statische Entladungen Brände und Explosionen ausgelöst werden. Elektrische Schläge, die durch statische Elektrizität verursacht werden, können auftreten, wenn der Körper einer Person in der Nähe eines geladenen Objekts ist – oder auch dann, wenn eine Person mit statischer Ladung in der Nähe eines geerdeten Körpers ist. Im Allgemeinen ist die Energie der statischen Elektrizität gering, weshalb elektrische Schläge durch statische Aufladungen während des Produktionsprozesses nicht direkt zum Tod führen. Doch elektrische Entladungen können zu Verletzungen wie Stürzen führen, außerdem können sie bei den Arbeitnehmern psychischen Stress verursachen und die normale Arbeit beeinträchtigen. In einigen Fertigungsprozessen kann das Nichtbeseitigen von statischer Elektrizität die Produktion beeinträchtigen oder die Produktqualität verschlechtern. Außerdem kann statische Elektrizität zu Fehlfunktionen von elektronischen Bauteilen führen und damit sekundäre Unfälle auslösen. Maßnahmen zur Beseitigung von statischer Elektrizität Es gibt zwei Hauptwege, um statische Elektrizität zu beseitigen: Die Schaffung von Bedingungen, die eine schnellere Entladung der statischen Elektrizität ermöglichen, oder deren Neutralisierung; sowie die Kontrolle des Produktionsprozesses, d.h. die Eindämmung der Entstehung von statischer Elektrizität. Der erste Ansatz umfasst zwei Methoden: die Leckmethode und die Neutralisierungs Methode. Der zweite Ansatz umfasst Maßnahmen in den Bereichen Materialauswahl und Prozessdesign. Die Methode der Leckströmungsführung, auch als Elektrostatischer Erdungsmethodus bezeichnet, ist die grundlegendste Maßnahme zur Beseitigung von statischer Elektrizität. Unternehmen können technische Methoden nutzen, um die Luft zu befeuchten und Antistatika hinzuzufügen. Zudem können sie Methoden wie elektrische Verbindungen zwischen den Komponenten sowie direkte oder indirekte Erdung anwenden, um alle Teile der Geräte über Erdungselektroden mit der Erde zu verbinden. ☆Einige feste Anlagen, wie Türme, Behälter, Pumpen, Wärmetauscher sowie die Gehäuse von Zentrifugen, müssen gegen statische Aufladung geerdet werden. Bei Geräten mit einem Durchmesser von mindestens 2,5 Metern sowie einem Volumen von mindestens 50 Kubikmetern müssen es mindestens zwei Anschlusspunkte geben. Die Anschlusspunkte sollten gleichmäßig entlang der Außenseite des Geräts angeordnet sein, wobei der Abstand zwischen ihnen nicht größer als 30 Meter sein darf. Bei fest installierten Geräten mit Vibrationen müssen die vibrierenden Komponenten über Kupferdraht mit weicher Isolierung geerdet werden; es dürfen keine Einzeladern verwendet werden. Zwischen mehreren Geräten mit weichen Verbindungen sollte eine kupfergefüllte, weiche Verbindung verwendet werden. Antriebsanlagen mit Riemenantrieb sowie die antistatischen Erdungsbürsten und Schutzabdeckungen der Riemen müssen geerdet werden. Feste Anlagen sowie Erdungs- oder Verbindungsleitungen sollten am besten mit Schrauben miteinander verbunden werden. Metallteile, die von der Erde isoliert sind, wie z. B. Flansche und Gummischlauchanschlüsse, sollten mit weichem Kupferdraht verbunden werden, um eine Erdung herzustellen. ☆Die Rohrleitungen im Rohrsystem müssen an den Eingängen und Ausgängen der Anlagengebiete (einschließlich der Produktionshallen) sowie an den Verzweigungen geerdet werden. Langstreckenrohre ohne Verzweigungen sollten alle 100 Meter geerdet werden. Wenn der Abstand zwischen den parallelen Rohren weniger als 100 Millimeter beträgt, müssen alle 20 Meter Verbindungsleitungen eingebaut werden. Wenn die Rohre sich kreuzen und der Abstand zwischen ihnen ebenfalls weniger als 100 Millimeter beträgt, müssen ebenfalls Verbindungsleitungen eingebaut werden. Wenn die Metallflansche mit Metallschrauben oder Klammern befestigt werden, ist in der Regel kein zusätzlicher elektrischer Kontaktkabel nötig. Es muss jedoch gewährleistet sein, dass zwischen mindestens zwei Schrauben oder Klammern eine gute leitfähige Kontaktfläche vorhanden ist. Die nicht leitenden Abschnitte der Metallrohre müssen neben einer speziellen Antistatikbehandlung so verbunden werden, dass die Metallrohre an beiden Enden entweder direkt mit dem Erdungskabel verbunden sind oder durch weiche Kupferleitungen miteinander verbunden und anschließend geerdet werden. Alle Metallteile an den nicht leitenden Rohrabschnitten müssen geerdet werden. ☆Bei Arbeitsplätzen, an denen der menschliche Körper geerdet werden muss, sollten Metall-Erdestangen installiert werden. Die Arbeiter können jederzeit mit den Händen den Metall-Erdungspfahl berühren, um die statische Elektrizität in ihrem Körper abzubauen. An Orten, an denen Arbeiten im Sitzen ausgeführt werden, können die Arbeiter einen Erdungsbund tragen. Am Eingang zu orten, in denen statische Aufladungen vermieden werden sollen, müssen Metall-Erdungselemente vorhanden sein. An Orten mit Elektrostatikgefahr müssen die Arbeiter auf ihre Kleidung achten. Sie sollten antistatische Arbeitskleidung sowie leitfähige Schuhe tragen und antistatische Handschuhe verwenden. Es ist nicht zulässig, Kleidung aus Kunstfasern zu tragen. Die Methode der elektrostatischen Entladung besteht hauptsächlich darin, Moleküle zu ionisieren, um die für die Beseitigung der Elektrizität notwendigen Ionen zu erzeugen. Die Ionen mit der entgegengesetzten Polarität zum geladenen Objekt bewegen sich auf dieses zu und neutralisieren dort die Ladung des Objekts – dadurch wird die Elektrizität beseitigt. Die Haupttypen von Elektrostatikentfernern, die auf diesem Prinzip beruhen, sind selbstinduktive, mit externer Stromversorgung, strahlungsbasierte, ionenstrombasierte sowie kombinierte Typen. Unternehmen können je nach ihren Produktionsanforderungen den geeigneten Typ auswählen. Die Prozesskontrollmethode beinhaltet die Ergreifung geeigneter Maßnahmen in Bezug auf den Prozessablauf, die Konstruktion der Geräte, die Auswahl der Materialien sowie die Betriebsführung. Dadurch soll die Erzeugung von Strom oder die Ansammlung von statischer Elektrizität eingeschränkt werden, sodass sie im sicheren Bereich bleibt. Die Menge an statischer Elektrizität, die bei der Durchfluss von gefährlichen Chemikalien in Rohrleitungen entsteht, ist proportional zum Quadrat der Fließgeschwindigkeit. Durch eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit wird die Reibung verringert, was wiederum zur Verringerung der Entstehung von statischem Strom führt. Daher kann die Transportgeschwindigkeit der Materialien begrenzt werden – je größer der Rohrdurchmesser ist, desto langsamer muss die Geschwindigkeit sein. Beim Befüllen mit flüssigen Stoffen kann man von unten eingreifen oder den Einlassschlauch bis zum Boden des Behälters führen. Die Geschwindigkeit der Vermischung der brennbaren Flüssigkeiten im Reaktor muss gemäß den Betriebsvorschriften gesteuert werden. Während des Befüllungsprozesses sind Probenentnahmen, Temperaturmessungen und andere Arbeiten vor Ort verboten. Es sollte eine Weile gewartet werden, bevor weitergearbeitet wird. Für Geräte und Rohre sollten geeignete Materialien verwendet werden. Es sollte möglichst auf Metallmaterialien zurückgegriffen werden, während Kunststoffrohre nur in geringem Maße oder gar nicht verwendet werden sollten. Zudem kann eine Schutzatmosphäre aus inerten Gasen genutzt werden. Bei der Transportierung von Flüssigkeiten muss 1. die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in den Rohren konstant sein. Die Anzahl der Biegungen und Verengungen in den Rohren sollte möglichst gering sein. Die Innenwände der Rohre müssen glatt sein, und die Durchmesser aller Rohre sollten einheitlich sein. 2. In die Flüssigkeit dürfen kein Luft, Wasser, Staub oder Oxide gelangen, insbesondere auch keine kolloidalen Lösungsmittel wie Kautschuk oder Asphalt. 3. An den Enden von Rohren und Schläuchen müssen Dämpfer angebracht werden. Ihre Funktion besteht darin, das Rohr zu erweitern, sodass beim Durchfluss flüchtiger Flüssigkeiten der größte Teil der Ladung abgeleitet werden kann. 4. In den Tankwagen zur Beförderung brennbarer Flüssigkeiten müssen Trennwände vorhanden sein, damit die Flüssigkeit nicht wellt oder spritzt. Die Füllmenge sollte bei über 85 % liegen. Zudem sollten eiserne Verbindungen verwendet werden, um eine gleichmäßige Fahrt zu gewährleisten. 5. Bei Rohren, die aus isolierendem Material hergestellt sind, sollte eine Kupferdrahtmatte auf der Innenwand des Rohres angebracht werden. Zudem sollte Stahlseil um das Rohr gewickelt werden, damit Innen- und Außenfläche zu einem Ganzes werden. Anschließend muss das Rohr geerdet werden. Auch zwischen dem Ablaufbehälter und dem Erdungskanal sollten Leitungen verbunden werden, um diese ebenfalls zu erden. 6. Der Innenraum des Behälters muss regelmäßig gereinigt werden. In der Lagerphase 1: Es soll vermieden werden, dass statische Elektrizität entsteht. Dazu gehört beispielsweise die Begrenzung der Durchflussgeschwindigkeit brennbarer Flüssigkeiten in den Leitungen, die Kontrolle der Art und Weise des Be- und Entladens sowie die Verhinderung einer Mischung verschiedener Ölsorten sowie von Wasser oder Gas in den Flüssigkeiten. 2. Man kann auf dem Gerät eine gute Erdung anbringen, die relative Luftfeuchtigkeit erhöhen, leitfähige Böden verlegen oder die Werkzeuge mit leitfähiger Farbe besprühen. 3. Einem geladenen Körper wird eine bestimmte Menge an Gegenladung zugeführt, um einen Anstieg der statischen Spannung zu vermeiden – beispielsweise durch den Einsatz von induktiven Entstaubern. 4. In brennbaren Lagerbehältern wird Stickstoff oder andere inerte Gase eingefüllt. Zudem werden Kontroll- und Alarmvorrichtungen installiert sowie effiziente Lüftungssysteme eingesetzt, damit die brennbaren Gase oder Stäube in der Luft nicht die Explosionsgrenze erreichen. 5. Die Arbeiter sollten leitfähige Schuhe sowie antistatische Arbeitskleidung tragen, um die statische Elektrizität an ihrem Körper rechtzeitig zu beseitigen.