Electricidade estática - estgv.ipv.pt ?· Electricidade estática: - cargas eléctricas - a concentração…

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    08-Nov-2018

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  • Paulo Moiss - 2005 1

    Electricidade esttica:

    - cargas elctricas

    - a concentrao de cargas pode ser tal que a energia

    envolvida pode conduzir a fascas entre objectos prximos

    - exemplo: trovoadas

    Origem:

    - fluxos de lquidos em tubagens

    - pulverizao

    - agitao

    - enchimento de reservatrios

    - frico de materiais (por exemplo em desenroladores de fibras...)

    - correias no condutoras em movimento

    - as pessoas tambm podem crair electricidade esttica atravs das roupas e calado ambientes secos

  • Paulo Moiss - 2005 2

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  • Paulo Moiss - 2005 3

    Condies para que a electricidade esttica seja perigosa

    1 Tem de existir forma da electricidade esttica se desenvolver

    2 Tem de existir energia suficiente para causar uma ignio

    3 A energia tem de ser descarregada atrevs de uma fasca

    4 Esta fasca tem de ocorrer num ambiente capaz de gerar uma exploso ou incndio (vapor, poeira, ...)

    Combustvel lquido ou gasoso + Oxignio

    + fonte de ignio

  • Paulo Moiss - 2005 4

  • Paulo Moiss - 2005 5

    Evitar exploso pressupes eliminar pelo menos um dos vrtices

    Combustvel

    OxignioIgnio

    Fascas provocadas

    por electricidade esttica

    U = Un f( T, P, O2)

    Un a mnima energia de ignio temperatura e presso normais

    Un

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    ATEX

    Ateno que a fonte de ignio no tem necessariamente de ser uma fasca provocada por electricidade esttica

  • Paulo Moiss - 2005 8

    Electricidade esttica pode causar outros problemas

    A electricidade esttica, em ambiente industrial pode causar :

    srios riscos de segurana Incndios e exploses

    problemas de qualidade

    custos relacionados com falhas em processos de fabrico causadas por descargas electrostticas originadas por materiais em movimento

  • Paulo Moiss - 2005 9

    As cargas elctricas podem ser transferidas de um objecto para outro e de pessoa para pessoa:

    POR CONTACTO

    POR PROXIMIDADE, SEM CONTACTO INDUCO

    O processo de induo mostrado na figura ao lado A pessoa aproxima-se de um enrolador, de alta velocidade, de uma matria isolante (NYLON) numa industria de vesturio A matria isolante est a ser electrizada com carga negativa por um dos rolos do equipamento no momento em que o material se separa do rolo O campo elctrico originado pela carga na matria isolante induz na cabea da pessoa uma carga positiva.

    Cargas negativas so acumuladas nos ps da pessoa Dependendo do tipo de roupa, sapatos e material do cho industrial, as carga negativas possem fluir para a terra. A pessoa poder ficar com um potencial elevado (4000 V podem ser facilmente atingidos). Uma fasca poder ocorrer entre a pessoa e um objecto ligado terra

    Um aperto de mo pode ser desagradvel... MAS ISSO NO O PIOR...

  • Paulo Moiss - 2005 10

    AS EXPLOSES PODEM OCORRER

    necessrio PREVENIR CONTROLAR E SE POSSIVEL ELIMINAR a electricidade esttica

    PREVENIR

    1. AVALIAR OS RISCOS

    pessoal especializado

    envolve uma anlise detalhada da instalao

    - fluxo do processo

    - materiais envolvidos

    - condies ambientais (temperatura, humidade, limpeza)

    - medies de electricidade esttica em pontos chave do processo industrial

    Alguns materiais tm maior propenso para se

    electrizarem que outros. Alguns adquirem carga

    positiva, outros carga negativa.

  • Paulo Moiss - 2005 11

    2.MEDIDAS PARA CONTROLAR A FORMAO DE ELECTRICIDADE ESTTICA

    - Optimizar as condies ambientais: - por exemplo, aumentar o nvel de humidade relativa

    - simples e eficiente (permite suprimir electricidade esttica).- MAS, uma humidade relativa elevada no garante a no formao de

    electricidade esttica- Nem sempre possvel utilizar este recurso, em especial quando o

    processo industrial requer que as instalaes estejam secas e limpas.

    - Utilizao de aditivos anti-estticos: - Nos combustveis- Aumentar a condutividade do lquido- Facilitar a descarga da electricidade

  • Paulo Moiss - 2005 12

    - Procurar que os materiais que vo estar em contacto (frico) sejam compatveis:

    - p.ex. Rolo e material que est a ser enrolado ou desenrolado...

    - Controlar a electricidade esttica nas pessoas:

    - Cho condutor- Roupa e calado

    condutores- Roupas de algodo

    em vez de materiais sintticos

    - Pulseiras anti-estticas

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    - Efectuar ligaes elctricas que permitam que objectos prximos estejam ao mesmo potencial:

    . Forma comum

    . No elimina a electricidade esttica

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  • Paulo Moiss - 2005 26

    Colocar sempre o reservatrio de combustvel no cho

    Tocar com a boca da mangueira de abastecimento no reservatrio antes de permitir que o combustvel flua

    Manter a boca da mangueira sempre em contacto com o reservatrio enquanto estiver a abastecer.

  • Paulo Moiss - 2005 27

    - Utilizar sistemas dissipativos de cargas em locais adequados, os quais permitem tranferir as cargas para a terra atravs de um caminho de baixa resistncia

    Uma vez efectuado tudo o que possvel para prevenir a electricidade esttica apenas resta a implementao de solues para a sua eliminao

    A eliminao envolve, geralmente, a instalao de equipamentos adequados em locais especficos da instalao industrial (onde a electricidade esttica produzida).

    geralmente isto envolve pessoal especializado para identificar a soluo ptima em termos de:

    tipo de equipamento a utilizar instalao correcta instalao na melhor localizao para maximizar o efeito

    0 =

  • Paulo Moiss - 2005 28

    Os eliminadores estticos podem ser de dois tipos:

    Auto alimentados

    Eliminadores indutivos passivos (point arrays) Eliminadores radioactivos (alpha emmiting ionizers)

    Alimentados electricamente

    Dispositivos por efeito corona de alta tenso (DC ou AC) Foto ionizadores (dispositivos geradores de raios X de baixa energia)

    Todos os eliminadores tm um funcionamento baseado no mesmo princpio:

    Fazer com que o espao (ar) entre um objecto carregado e a terra seja capaz de conduzir as cargas.

    A eficcia e adequabilidade de um eliminador esttico depende da sua corrente de dissipao, ou seja, da taxa qual ele consegue dissipar a carga esttica.

    O dissipador no deve interferir com outros aspectos de segurana industrial.

  • Paulo Moiss - 2005 29

    Eliminadores PASSIVOS

    Consistem em conjuntos de metais ligados terra

    A forma das pontas, e a distncia ao objecto carregado so aspectos crticos para o desempenho do sistema

    Quando o potencial electrosttico junto de uma ponta ultrapassa a rigidez dielctrica do ar as molculas deste ionizam-se. Estas molculas so ento repelidas ou atradas pela ponta de acordo com a sua carga.

    Uma corrente electrica, conhecida como descarga por efeito corona, ocorre entre o objecto com carga e o eliminador passivo.

    Quando o potencial elctrico desce para valores inferiores ao da rigidez dielctrica do ar, a descarga pra.

    Os dispositivos passivos no operam quando os campos electrostticos so inferiores rigidez dielctrica do ar.

    EM APLICAES EM QUE TODA (OU QUASE) A ELECTRICIDADE ESTTICA TEM DE SER ELIMINADA, ESTA SOLUO NO SERVE...

  • Paulo Moiss - 2005 30

    Eliminadores RADIACTIVOS

    Consistem na utilizao de uma pequena quantidade de um material radioactivo homogneamente distribudo dentro de um invlucro resistente corroso, calor e a impactos.

    O invlucro emite partculas alfa as quais causam a ionizao intensa do ar at a uma distncia de 3 cm.

    Permite reduo de electricidade esttica at quase zero.

    Tem utilizao segura, j que as partculas alfa no criam problemas de sade (pelo menos conhecidos...).

    - Os eliminadores radioactivos tm correntes de dissipao reduzidas, pelo que so, geralmente, utilizados em combinao com outros equipamentos.

    - Ao longo do tempo perdem as suas capacidades (o material radioactivo enfraquece e tem de ser substitudo com frequncia).

    - O uso destes equipamentos requer aprovao regulamentar e de segurana e algum treino de segurana. Os fornecedores destes equipamentos fornecem, geralmente, toda a informao necessria.

    - Em aplicaes onde os ies so requeridos a maiores distncias dos equipamentos, ventoinhas e dispositivos a ar comprimido podem ser utilizados para os transportar para onde so necessrios

  • Paulo Moiss - 2005 31

    Uma aplicao importante deste eliminador na industria automvel, na limpeza das partes do carro anterior pintura.

    O p um problema para uma adequada pintura

    difcil eliminar todo o p das superfcies a pintar porque os fortes campos electrostticos atraem uma fina camada de p para os painis

    Este p no pode ser removido apenas com recurso a pistolas de ar comprimido

    SOLUO Usar pistolas de ar comprimido radioactivas... Eliminam a carga esttica das superfcies Simultaneamente tiram o p

  • Paulo Moiss - 2005 32

    Foto ionizadores (soft X-ray generators)

    - Dispositivo cria ies positivos e ies negativos em quantidades iguais num volume cnico de ar.

    - A ionizao vai at 1 a 2 metros do dispositivo, o que permite dispensar ventonhas.

    - No produz ozono que um dos subproductos dos dispositivos baseados no efeito corona em AT

    - Requer permisses de segurana e de regulamentao especficas antes de se colocar em funcionamento

    - Podem ter consequncias para as pessoas se estas pemanecerem durante muito tempo sob o efeito directo do feixe criado pelo aparelho

    - Geram correntes de dissipao elevadas

    - o facto de os raios X emitidos terem natureza penetrante uma vantagem em determinadas aplicaes. Por exemplo, na figura pode observar-se que se utiliza a propriedade penetrante dos raios X para gerar ies em ambos os lados da pelcula que servir de embalagem.

  • Paulo Moiss - 2005 33

    O embalamento de produtos em p pode ser extremamente perigoso...

    O p pode formar uma mistura explosiva

    Simultaneamente pode adquirir elevados potenciais enquanto manipulado ao longo de um tapete rolante

    Descarga pode levar a exploso

    necessrio eliminar electricidade esttica

  • Paulo Moiss - 2005 34

    Dispositivos por efeito corona de alta tenso

    - O princpio de funcionamento semelhante ao dos dispositivos indutivos descritos anteriormente

  • Paulo Moiss - 2005 35

    A electrosttica tambm til... A electrosttica pode ser utilizada na manipulao de partculas suspensas

    no ar ou em lquidos.

    Para tal contribuem os seguintes factos: A fora de um campo elctrico sobre uma partcula carregada pode ser

    superior a outras eventuais foras em aco (por exemplo gravidade) fcil monitorizar a fora elctrica atravs da monitorizao do campo

    elctrico. As foras elctricas que actuam sobre particulas suspensas interferem

    de forma insignificante com o ar e o respectivo movimento.

    Em todas as aplicaes electrostticas alguns materiais tm de ser electrizados.

  • Paulo Moiss - 2005 36

    Precipitador electrosttico

  • Paulo Moiss - 2005 37

    Separao de materiais

  • Paulo Moiss - 2005 38

    Revestimento

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