Veilige statische aarding in een ATEX zone

VOORKOMT OP BETROUWBARE WIJZE ELEKTROSTATISCHE OPLADING IN GEVAARLIJKE GEBIEDEN

Explosiegevaarlijke zones vereisen speciale beschermingsmaatregelen – deze geldt in het bijzonder voor de onzichtbare gevaren van elektrostatische oplading Dit vakgebied lijkt voor velen een gesloten boek en is door het grote aantal variabelen niet eenvoudig te begrijpen. Maar richtlijnen en normen helpen om de juiste beslissingen te nemen om effectief te beschermen tegen elektrostatische gevaren in ex-zones.
 
In dit artikel laten wij u zien welke eisen er gesteld worden aan de elektrostatische aarding in explosiegevaarlijke zones, welke internationale richtlijn u moet volgen en hoe moderne aarding voor explosiegevaarlijke zones moet worden uitgevoerd.

Wanneer treedt elektrostatische lading in de praktijk op?

Elektrostatische lading kan worden gegenereerd tijdens een grote verscheidenheid aan werkprocessen en zich vervolgens ophopen op voorwerpen of materialen.
 
Hoe groter de ophoping, hoe groter de kans dat de spanning zich ontlaadt in de vorm van een vonkoverslag – een uiterst gevaarlijke situatie in explosiegevaarlijke zones.
 
Typische oplaadprocessen bij het werken in explosiegevaarlijke omgevingen zijn onder andere:
 
  1. Elektrostatische lading bij het werken met vloeistoffen
    > vullen en legen van tankwagens, vaten, IBC-containers
  2. Elektrostatische lading bij het werken met bulkgoederen
    > vullen en legen van o.a. silowagens, FIBC-containers, vaten
Aangezien de materiaalstroom van vloeibare en vaste materialen vaak met zeer hoge snelheden plaatsvindt, bijvoorbeeld bij het pneumatisch transport van stortgoed of het vullen van tankwagens, ontstaat er een contactlading tussen het getransporteerde materiaal en de transportinstallaties.
 
Als een van de installatiecomponenten geïsoleerd, is geïnstalleerd, d.w.z. geen of onvoldoende contact heeft met een aardverbinding, kunnen de elektrostatische ladingen zich ophopen. Hoe groter de opgehoopte energie, hoe groter de drang om deze ladingen aan het aardpotentieel af te voeren.
 
Deze optie is altijd beschikbaar wanneer een geleidend, geaard onderdeel of object zich in de buurt van het geïsoleerde onderdeel bevindt. Voorbeelden hiervan zijn andere installatieonderdelen, metalen vaten, gereedschappen of de arbeiders zelf. Via deze weg kunnen de overtollige elektrische ladingen in fracties van een seconde naar het aardpotentiaal worden afgevoerd.
 
Als zo’n object in de buurt van de opgehoopte energie wordt gebracht, ontstaat er vaak een ongecontroleerde ladingsoverdracht, een elektrische vonk. Deze vonk vormt een geleidend kanaal door de lucht waar de elektrische ladingen worden afgevoerd. De energie die daarbij vrijkomt is een gevaarlijke, hoog-energetische ontstekingsbron voor de atmosfeer van de potentieel explosiegevaarlijke zone.
 
Een overzicht van de fysische principes van elektrostatisch laden vindt u in onze white paper rechts.

Wanneer treedt elektrostatische lading in de praktijk op?

Verreweg de meest effectieve methode is om alle geleidende objecten in de ex-zone te aarden. In dit geval worden de resulterende elektrostatische ladingen veilig aan het aardpotentiaal afgegeven en kunnen zich niet ophopen op het object – en vormen daarmee geen ontstekingsgevaar meer. Deze massaverbinding moet gedurende het gehele laadproces worden gehandhaafd en moet te allen tijde voldoende geleidend zijn om een veilige aarding in het gevaarlijke gebied te waarborgen.

Werkinstructies en grenswaarden die in normen, richtlijnen en standaarden zijn vastgelegd, helpen de verantwoordelijken in de procesinstallaties om deze aardverbinding correct uit te voeren. Daarnaast kunnen veel van de specificaties worden gebruikt als template voor interne bedrijfsvoorschriften.

De belangrijkste internationale richtlijn voor aarden in een ATEX zone is:

2.3. Aarding in een ATEX zone

IEC TS 60079-32-1 (2013)

Explosiegevaarlijke atmosferen – Leidraad

Het principe van deze richtlijn is dat ladingen van installatieonderdelen, van de getransporteerde substanties, maar ook de in de ex-zone werkende personen moeten worden voorkomen. Aarding volgens de richtlijn wordt ook beschouwd als de eenvoudigste en meest effectieve methode om de gevaren van elektrostatische lading te voorkomen.

Daarom moeten geleidende objecten die het potentiële gevaar van elektrostatische lading hebben, altijd geaard worden en de hiervoor gebruikte aardverbinding mag in het algemeen een afgeleide weerstand van 1 megaohm (10^6 ohm) niet overschrijden.

Wanneer treedt elektrostatische lading in de praktijk op?

In de genoemde richtlijn wordt verwezen naar zowel de aarding als de potentiaalvereffening in de ex-zone om elektrostatische oplading te voorkomen. Deze beide maatregelen hebben echter verschillende doelstellingen. Daarom is het belangrijk om het verschil tussen deze beide begrippen te begrijpen.

Terwijl bij aarding een geleidende verbinding van het object naar het aardpotentiaal tot stand wordt gebracht, heeft de potentiaalvereffening betrekking op een geleidende verbinding tussen twee of meer objecten. Dit om te voorkomen dat er ladingen met verschillende sterktes op de afzonderlijke onderdelen worden opgebouwd en zo een potentiële vonkoverslag tussen deze onderdelen te voorkomen.

Maar zelfs als er een functionerende compensatieverbinding tussen de objecten tot stand komt, betekent dit niet dat er ook een geleidende verbinding met het aardpotentiaal is. Dit kan ertoe leiden dat de objecten nog steeds elektrostatisch geladen worden. Als een geleidend object in de buurt van deze installatieonderdelen komt, bijvoorbeeld een arbeider of een gereedschap, kan de opgehoopte energie ondanks de bestaande potentiaalvereffening ontladen worden en de atmosfeer in de gevaarlijke zone ontsteken.

Daarbij geldt: Ook als er sprake is van potentiaalvereffening, moet ten minste één verbindingspunt een geleidende verbinding naar het aardpotentiaal hebben. Alleen zo kunnen elektrostatische opladingen worden vermeden.

Hoe breng ik een veilige aardingsverbinding in een ex-zone tot stand?

Doorgaans geldt dat met een metalen verbindingsleiding (kabel) een geleidende verbinding tot stand moet worden gebracht. Deze moet, zolang de verbinding niet wordt bewaakt, robuust genoeg zijn uitgevoerd om de maximale afgeleide weerstanden gedurende een lange periode te behouden en bestand te zijn tegen mechanische of weersinvloeden. Afhankelijk van de toepassing wordt daarom een kabeldoorsnede van 4-10 mm² aanbevolen voor een onbewaakte aarding.

Naast de mogelijkheid van onbewaakte aarding is het bijzonder nuttig om in ex-zones een automatische aardingscontrole te installeren. Het gebruik van bewaakte aardingssystemen zoals de TIMM EKX-4 brengt een aantal veiligheidsgerelateerde, maar ook handlinggerelateerde voordelen met zich mee en vertegenwoordigt de aanbevolen best practice van de genoemde richtlijn.

TIMM aardingstester EKX-4

Bewaakte aarding met objectdetectie voor ATEX zones

Deze apparaten zorgen voor een genormeerde aardverbinding en bewaken ook de naleving van de voorgeschreven grenswaarden. Hierdoor worden aardingsproblemen, zoals een onopgemerkte kabelbreuk of een gevallen aardklem, betrouwbaar gedetecteerd en worden de bijbehorende gevaren voorkomen door het proces onmiddellijk te onderbreken. 

Ook voor het dagelijkse gebruik zijn er voordelen voor de werknemer. Hierdoor kan hij op elk moment de aardingsstatus aflezen met behulp van statuslampjes en kan hij een potentieel gevaarlijke situatie in een vroeg stadium herkennen. Als het apparaat in het besturingssysteem van de installatie is geïntegreerd, kan het er ook toe bijdragen dat de werk- en veiligheidsinstructies worden opgevolgd. Aangezien er geen sprake is van procesvrijgave zolang er geen goede aardverbinding is gemaakt, wordt de werknemer ter plaatse gedwongen om de veiligheidsvoorziening te gebruiken.

Voor deze toepassing zijn met name aardingsapparaten met geïntegreerde objectdetectie geschikt. Deze apparaten detecteren de elektrische eigenschappen van het aangesloten object en vergelijken deze met de opgeslagen referentiewaarden. Een eenvoudige aansluiting van de aardklem op een metalen geleidingspunt van de installatie of een overbrugging van de aardverbinding wordt zo effectief voorkomen. Op deze manier helpen ze om manipulaties en het omzeilen van de veiligheidsvoorziening te voorkomen.

Deze apparaten worden vooral gebruikt voor het laden en lossen van vrachtwagens, FIBC-containers, IBC-containers en vaten in een explosiegevaarlijke zone.

 

U weet niet zeker of er in uw toepassing een elektrostatische aarding nodig is?

Of wilt u meer weten over de best practice? Dan verzoeken wij u contact op te nemen met onze team van experts. 
 

Wij helpen u graag verder.