Leader nelle applicazioni di controllo dell'elettricità statica nelle aree pericolose
Applicazione in primo piano:
Protezione delle autocisterne tramite messa a terra statica.
Poiché il prodotto (liquido o in polvere) fluisce attraverso
il sistema di trasferimento e interagisce con pompe,
valvole, filtri, maglie e pareti dei tubi, la quantità di carica
elettrostatica trasportata dal prodotto aumenta
esponenzialmente. In termini elettrici, questo fenomeno
è comunemente definito accumulo di cariche
elettrostatiche. Quando il prodotto viene trasferito
nell'autocisterna, questa si elettrificherà, con un
conseguente aumento della tensione.
Per esempio, quando un’autocisterna viene riempita con
un liquido alla portata raccomandata, ma una protezione
di messa a terra* statica non è presente, l’autocisterna
potrebbe accumulare una tensione compresa tra 10.000
e 30.000 volt in soli 15-50 secondi. In questo intervallo di
tensione, la generazione di una potente scarica di
energia elettrostatica verso oggetti con un potenziale di
tensione più basso, in particolare al potenziale di terra, è
sempre possibile. Esempi di oggetti al potenziale di terra
possono essere operatori che lavorano in prossimità
dell’autocisterna o tubazioni di riempimento situate nel
portello della cisterna.
È possibile stimare l’energia di tali cariche combinando
la capacitanza dell’autocisterna con la tensione presente
sulla autocisterna. La capacitanza è una misura della
quantità di carica che può accumularsi sulla superficie
esterna dell’autocisterna. Poiché sono dotate di un’area
superficiale molto grande, le autocisterne possono
accumulare enormi quantità di carica elettrostatica, che
a sua volta può generare tensioni estremamente elevate
sulla superficie dell’autocisterna.
Per esempio, un camion con una capacitanza di 1.000
picofarad elettrificato con una tensione di 30.000 volt
avrà un’energia di innesco potenziale di 450 millijoule.
Poiché la maggior parte dei vapori di idrocarburi e gas
ha un MIE (livello di energia minimo per l’innesco)
inferiore a 1 millijoule e la maggior parte delle polveri
infiammabili un MIE inferiore a 200 millijoule, è facile
capire perché le autocisterne prive di protezione con
messa a terra statica possano costituire una fonte di
innesco importante in una zona pericolosa.
Per neutralizzare questo rischio, è importante assicurarsi
che l’autocisterna non sia in grado di accumulare
elettricità statica. Il modo più pratico e sicuro per
conseguire questo obiettivo, è assicurarsi che
l’autocisterna sia al potenziale di terra, in particolare
prima di avviare il processo di trasferimento. Per
“potenziale di terra” intendiamo che l’autocisterna sia
collegata alla massa generale della Terra o, in termici
elettrici, a una terra effettiva.
L’accumulo di cariche sulla superficie
dell'autocisterna porta a un aumento
della tensione dell'autocisterna.
La superficie dell’autocisterna
attira le cariche elettrostatiche
(in rosso) del liquido.
Massa generale della Terra
1. Autocisterna caricata elettrostaticamente (elettrificata).
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Tensione indotta sul veicolo (kV)
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30
25
Area di generazione
delle scintille
20
15
10
Energia di innesco potenziale = 0,5CV2
5
Energia di innesco potenziale a 30KV = 450 mJ
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Tempo di carica (sec.)
2. Accumulo di tensione sull’autocisterna
Questo perché la massa generale della terra ha una
capacità infinita di attirare le cariche elettrostatiche
dall’autocisterna, eliminando così la generazione e la
presenza di tensione sull’autocisterna. Earth-Rite RTR è
in grado di svolgere tre importanti funzioni che
assicurano l’eliminazione del rischio di incendio ed
esplosione causato dall’elettricità elettrostatica.
Questo minimizza il rischio che il conducente ottenga
una condizione permissiva dal sistema di messa a terra
collegando strutture quali la torre di caricamento o
oggetti sull’autocisterna che potrebbero essere isolati
dalla scocca del veicolo, impedendo di fatto lo
scaricamento a terra delle cariche elettrostatiche
accumulatesi sul mezzo.
La prima funzione dell’RTR è determinare se il
conducente o l’operatore abbiano effettuato un
collegamento sicuro alla scocca dell’autocisterna.
Spazio esplosivo potenziale tra
la superficie dell’autocisterna carica e
il tubo di trasferimento messo a terra.
3. Esempio di spazio esplosivo durante le operazioni di carico di un’autocisterna.
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L’RTR verifica quindi se un collegamento a bassa
resistenza alla terra effettiva tramite la struttura a cui è
collegato, per esempio la torre di caricamento, sia
presente. Poiché le cariche elettrostatiche generate dal
processo di riempimento (o svuotamento)
dell’autocisterna saranno condotte a terra tramite l’RTR,
è importante assicurarsi che l’RTR abbia un
collegamento a terra a bassa resistenza. Quando
entrambe queste condizioni sono positive, cioè:
1. L’RTR ha determinato di essere collegato a
un’autocisterna.
10 ohm è il requisito di riferimento raccomandato in
diversi standard internazionali, i più importanti dei quali
sono l’IEC 60079-32 e l’americano NFPA 77 “Prassi
raccomandate per l’elettricità statica”.
Se la resistenza non è superiore a 10 ohm, l’RTR
verificherà che l’autocisterna sia collegata a terra e
indicherà questa condizione tramite i suoi indicatori di
stato della terra, un gruppo di LED verdi che lampeggia
continuamente.
* “messa a terra”, il cui termine equivalente è “messa a
massa”.
2. L’RTR ha determinato di essere collegato a una
messa a terra verificata.
1 Earth-Rite RTR assicura che sia collegato a
un’autocisterna valutando la caratteristica elettrica
dell’autocisterna.
0 volts su autocisterna
Newson
Gale
3 Earth-Rite RTR assicura che la
resistenza tra l’autocisterna e il punto
di messa a terra verificato sia di 10
ohm, o inferiore. La resistenza viene
monitorata per tutta la durata
dell’operazione di trasferimento del
prodotto. I contatti a potenziale zero
(puliti) sono eccitati per alimentare
pompe, valvole o controlli PLC.
Relè per l’interblocco con le
strutture di carico.
Massa generale della Terra
Obiettivo: assicurare che le
cariche elettrostatiche abbiano un
percorso a terra tramite un
collegamento di terra verificato
per tutta la durata dell’operazione
di trasferimento del prodotto.
2 Earth-Rite RTR assicura che la resistenza della messa a terra della struttura
della torre di caricamento sia sufficientemente bassa per un trasferimento a
terra sicuro delle cariche elettrostatiche dell’autocisterna. In questo
esempio, l’RTR verifica che la struttura della torre di caricamento funzionerà
come punto di messa a terra effettivo. L’area ombreggiata rappresenta gli
“strati concentrici” della resistenza fra la massa della Terra e il punto di
messa a terra desiderato (per es., la struttura della torre di caricamento).
4. Come Earth-Rite RTR assicura che l’elettricità statica non possa accumularsi sull’autocisterna.
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I LED lampeggiano per indicare che l’RTR sta
monitorando continuamente il circuito di terra statica tra
l’autocisterna e il punto di terra verificato per tutta la
durata del processo di carico (o svuotamento). Se la
resistenza del collegamento dell'autocisterna alla terra
verificata (per esempio, la torre di caricamento) supera i
10 ohm, l’RTR diventerà non permissivo.
Se l'RTR determina che l’autocisterna ha perso il
collegamento alla terra, i contatti puliti possono essere
utilizzati per bloccare il processo di trasferimento. Il
vantaggio offerto dall'arresto del processo di
trasferimento è rimuovere il meccanismo di carica
dell’autocisterna quando il veicolo non è dotato di una
messa a terra statica attiva.
Entrambi gli standard sopra elencati consigliano che il
sistema di messa a terra sia dotato di interblocchi che
controllino il flusso di prodotto verso e dalla autocisterna.
Per soddisfare questo requisito, l’RTR è dotato di due
contatti a potenziale zero che possono interfacciarsi con i
circuiti di controllo di pompe, valvole e PLC.
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