Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

1

Kiedy powstaje elektryczność statyczna ........................................................................................................................... 3

Ładunki elektrostatyczne mogą źle wpływać na urządzenia i organizm człowieka .......................................................... 5

Środki stosowane do ochrony przed elektrycznością statyczną ....................................................................................... 8

Ze skutkami działania elektryczności statycznej spotykamy się w pomieszczeniach
mieszkalnych i biurowych. To m.in. szybsze brudzenie się powierzchni, zaburzenia w
funkcjonowaniu sprzętu elektronicznego. U ludzi elektryczność statyczna może wywoływać
bóle głowy, czy stany nerwicowe.

Dyrektywy unijne oraz krajowe akty prawne dotyczą głównie ochrony przed wybuchem lub pożarem
mogącym powstać w wyniku działania elektryczności statycznej. Mniej uwagi poświęcono w nich
środkom zapobiegającym innym uciążliwościom wywoływanym prze ładunki elektrostatyczne, m.in. w
procesach produkcyjnych.

W rozporządzeniu ministra spraw wewnętrznych i administracji z 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony
przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. z 2010 r. nr 109, poz.
719) w rozdziale 3 umieszczono w paragrafach 7 i 35 dwa punkty dotyczące elektryczności statycznej:
§ 7. 1. Przy używaniu lub przechowywaniu materiałów niebezpiecznych należy:

5) przechowywać ciecze o temperaturze zapłonu poniżej 328,15 K (5°C) wyłącznie w pojemnikach,
urządzeniach i instalacjach przystosowanych do tego celu, wykonanych z materiałów co najmniej trudno
zapalnych, odprowadzających ładunki elektryczności statycznej, wyposażonych w szczelne zamknięcia i
zabezpieczonych przed stłuczeniem.

§ 35. 1. Instalacje i urządzenia techniczne oraz technologiczne, w których podczas eksploatacji mogą
wytwarzać się ładunki elektryczności statycznej o potencjale wystarczającym do zapalenia występujących
materiałów palnych, wyposaża się w odpowiednie środki ochrony, zgodnie z Polskimi Normami dotyczącymi
ochrony przed elektrycznością statyczną.

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

2

Więcej informacji i zaleceń można znaleźć w Polskich Normach:

1. PN-E-05200:1992 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Terminologia (norma wycofana),
2. PN-E-05201:1992 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Metody oceny zagrożeń wywołanych

elektryzacją materiałów dielektrycznych stałych – Metody oceny zagrożenia pożarowego i/lub
wybuchowego (norma wycofana),

3. PN-E-05202:1992 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Bezpieczeństwo pożarowe i/lub

wybuchowe – Wymagania ogólne (norma wycofana),

4. PN-E-05203:1992 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Materiały i wyroby stosowane w

obiektach oraz strefach zagrożonych wybuchem – Metody badania oporu elektrycznego właściwego i
oporu upływu (norma wycofana),

5. PN-E-05204:1994 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Ochrona obiektów, instalacji i

urządzeń – Wymagania,

6. PN-E-05205:1997 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Ochrona przed elektrycznością

statyczną w produkcji i stosowaniu materiałów wybuchowych,

7. PN-EN 1149-1:2008 Odzież ochronna – Właściwości elektrostatyczne – Część 1: Metoda badania

rezystywności,

8. PN-EN 1149-2:1999 Odzież ochronna – Właściwości elektrostatyczne – Metoda badania rezystancji

skrośnej,

9. PN-EN 61340-4-1:2006 Elektryczność statyczna – Znormalizowane metody badań do określonych

zastosowań – Właściwości elektrostatyczne wykładzin podłogowych i gotowych podłóg,

10. PN-EN 61340-5-1:2009 Elektryczność statyczna – Część 5-1: Ochrona przed elektrycznością

statyczną przyrządów elektronicznych – Wymagania ogólne (norma wycofana i zastąpiona przez PN-
EN 61340-5-1:2017-01 – wersja angielska),

11. PN-EN 61340-4-3:2003 Elektryczność statyczna – Część 4-3: Znormalizowane metody do

określonych zastosowań – Obuwie.

Przede wszystkim norma PN-E-05204:1994 Ochrona przed elektrycznością statyczną – Ochrona obiektów,
instalacji i urządzeń – Wymagania określa wymagania dotyczące stosowania ochrony przed
elektrycznością statyczną w różnych pomieszczeniach i przestrzeniach, dla różnych wyrobów i
surowców oraz postępowanie przy projektowaniu i realizacji ochrony oraz środki ochrony. Niestety
jest to norma opracowana przed wielu laty, w związku z czym jej treść nie zawsze odpowiada
współczesnej wiedzy technicznej.

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

3

Współcześnie elektryczność statyczna jest zjawiskiem powszechnie znanym, choć nie zawsze jest
doceniane niebezpieczeństwo związane z jego powstawaniem. W wyniku zetknięcia i następnie
rozdzielenia lub potarcia o siebie dwóch ciał, które są izolatorami, na jednej powierzchni powstaje
ładunek ujemny, a na drugiej – dodatni. Rodzaj powstającego ładunku oraz stopień elektryzacji zależy
od rodzaju materiału.

Tabela 1. Przykłady elektryzacji wybranych materiałów

Ładunki mogą powstać np. w wyniku chodzenia po izolacyjnej wykładzinie podłogowej. W tym
przypadku obuwie i całe ciało naładuje się ujemnie, wykładzina zaś dodatnio. Podobnie elektryzuje się
tapeta odwijana z rolki.

Elektryzacja dotyczy także nieprzewodzących cieczy. Najczęściej następuje w trakcie przepływu przez
rurociągi, napełniania i opróżniania zbiorników (w szczególności połączone z rozbryzgiwaniem),
falowania cieczy w zbiorniku będącym w ruchu, rozpylania, mieszania, filtrowania itp. Zjawisko
elektryzacji może wystąpić np. podczas przelewania benzyny.

Ilość ładunku elektrycznego powstającego w określonych warunkach jest stała, tzn. wykonywanie
określonych czynności w ściśle ustalony sposób i w stałych warunkach wywołuje zawsze taki sam
stopień naelektryzowania się ciał. Wartość powstającego przy tym napięcia elektrostatycznego zależy
od pojemności elektrycznej układu i jest wprost proporcjonalna do wielkości powstałego ładunku.

Napięcie to może osiągnąć różne wielkości, nawet do kilkudziesięciu tysięcy woltów. O możliwości
utrzymywania się ładunku elektrostatycznego decyduje głównie rezystywność danego materiału.

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

4

Doświadczalnie stwierdzono, że ładunki elektrostatyczne nie mogą utrzymywać się na materiałach,
których rezystywność nie przekracza wartości 10

4

Ω m, jeśli materiały te mają stałe połączenia z

ziemią. W tabeli 2 przedstawiono rezystywność przykładowych materiałów. Większość z nich wykazuje
zdolność do gromadzenia ładunków.

Tabela 2. Rezystywność przykładowych materiałów (w stanie suchym)

Mimo stosunkowo dużej rezystywności także i w tych materiałach ładunki elektrostatyczne odpływają
do ziemi, jednakże czas utrzymywania się ładunków jest wielokrotnie dłuższy niż w przewodnikach i
odwrotnie proporcjonalny do wartości rezystywności. Czas ten zależy także od przenikalności
elektrycznej danego ciała. Czas odpływu ładunków z danego ciała określa się za pomocą stałej
czasowej. Jest ona równa czasowi, w którym odpłynie ok. 60% ładunku zgromadzonego w danym ciele.
Praktycznie ciało traci całkowicie swój ładunek po upływie pięciu stałych czasowych. Stałe czasowe
kilku przykładowych materiałów podano w tabeli 3. Z analizy podanych w niej wartości wynika, że
bardzo szybko, w ciągu kilkunastu sekund, tracą cały ładunek np. materiały bawełniane, podczas gdy
utrzymuje się on bardzo długo na tworzywach sztucznych.

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

5

Tabela 3. Stałe czasowe przykładowych materiałów

Ze zjawiskami związanymi z elektrycznością statyczną spotykamy się w pomieszczeniach mieszkalnych
i biurowych. Mają również ujemny wpływ na wiele procesów technologicznych w przemyśle.
Do najistotniejszych zakłóceń wywołanych ładunkami elektrostatycznymi należy:

•

przyciąganie cząsteczek pyłów przez naelektryzowane powierzchnie, w konsekwencji ich szybsze
brudzenie się. Przyciąganie pyłów jest tak silne, że powstają niejednokrotnie trwałe
zanieczyszczenia obić, wykładzin i przedmiotów użytkowych, zwłaszcza wykonanych z tworzyw
sztucznych. Próby czyszczenia przez pocieranie suchą tkaniną (np. ściereczką do kurzu) dają
odwrotny do zamierzonego skutek, gdyż przez pocieranie proces elektryzacji pogłębia się i w
konsekwencji materiał silniej przyciąga cząsteczki zanieczyszczeń;

•

zlepianie się i skręcanie folii, papieru, tkanin, itp. Szczególnie uciążliwe jest to przy tapetowaniu,
wykonywaniu obić itp., a również w wielu procesach produkcyjnych;

•

zlepianie się części odzieży, głównie bielizny wykonanej z tworzyw sztucznych;

•

zaburzenia w funkcjonowaniu sprzętu elektronicznego, w tym komputerów (w wyniku niszczenia
elementów mikroelektroniki);

•

zakłócenia w odbiorze i przetwarzaniu sygnałów w urządzeniach łączności.

Długotrwałe występowanie zjawiska może także negatywnie oddziaływać na organizm człowieka.
Zgromadzone ładunki elektrostatyczne na ciele zakłócają naturalny bilans energetyczny. W pewnych
sytuacjach, zależnych od cech osobniczych, może to być przyczyną bólów głowy, stanów nerwicowych,
wzmożonej pobudliwości, a nawet uczucia wyczerpania czy bezsenności. Wpływ ładunków
elektrostatycznych na organizm człowieka jest przedmiotem badań wielu ośrodków na świecie. Bez

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

6

względu na wyniki prac naukowców należy stwierdzić, że są to zjawiska nienaturalne dla naszego
organizmu.

Występowanie wyładowań iskrowych, oprócz przykrego oddziaływania na człowieka, może być także w
pewnych warunkach przyczyną zapalenia się mieszanin wybuchowych, np. rozpuszczalnika lub
benzyny przy myciu tymi substancjami podłogi. Znane są także przypadki spowodowania wybuchu
gazu opałowego zgromadzonego w pomieszczeniach w wyniku nieszczelności instalacji gazowej lub
nieuwagi użytkownika. Aby powstało wyładowanie iskrowe odczuwalne przez człowieka, muszą
zaistnieć odpowiednie warunki. Ciało człowieka musi być naładowane do odpowiedniej wartości
napięcia względem ziemi oraz musi być zgromadzona odpowiednia do zainicjowania wyładowania
ilość energii. Za dolną granicę uważa się wartość ok. 2,5 kV względem ziemi, przy energii o wartości
kilku milidżuli (przy tak niewielkiej energii, a więc krótkim czasie trwania zjawiska i przepływie prądu o
bardzo małym natężeniu nie zachodzi niebezpieczeństwo porażenia elektrycznego, mimo bardzo
dużej wartości napięcia). W tabeli 4 zestawiono wartości napięć i energii wyładowań iskrowych oraz
odpowiadające im reakcje fizjologiczne.

Aby w wyniku wyładowania iskrowego nastąpił zapłon mieszaniny wybuchowej, potrzebna jest
odpowiednia energia. W tabeli 5 zestawiono minimalne wartości energii zapłonu dla mieszanin
wybuchowych niektórych substancji.

Porównując wartości z tabel 4 i 5, można stwierdzić, że energia wyładowania odczuwalna przez
człowieka jest wielkością wystarczającą do zapalenia mieszanin z powietrzem większości gazów lub
par cieczy palnych, takich jak metan czy benzyna.

Tabela 4. Przybliżone napięcie elektrostatyczne i energia wyładowań iskrowych oraz odpowiadająca im

reakcja fizjologiczna człowieka

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

7

Tabela 5. Wartości minimalne energii zapłonu dla mieszanin wybuchowych z powietrzem niektórych par,

gazów i pyłów

Pojemność ciała człowieka zawiera się w granicach od 150 do 300 pF. Ze względu na tę stosunkowo
dużą pojemność człowiek w sprzyjających warunkach może naładować się elektrostatycznie w ciągu
kilku sekund do wartości od kilku do kilkunastu kilowoltów – maksymalnie do ok. 25 kV (tabela 6).

Tabela 6. Przykładowe wartości napięć elektrostatycznych występujących na ciele człowieka w wyniku

wykonywania niektórych czynności przy wilgotności względnej powietrza 24% oraz temperaturze 21 o C (wg

pomiarów wykonanych w Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej Politechniki Warszawskiej)

Stopień naładowania człowieka zależy m.in. od wilgotności powietrza oraz rodzaju odzieży i obuwia.
Ładunek zgromadzony na ciele człowieka może być przyczyną przeskoków iskrowych, a w
konsekwencji skutkować wybuchem.

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

8

W warunkach domowych lub w biurze zagrożenie to występuje zwłaszcza zimą w pomieszczeniach
ogrzewanych grzejnikami centralnego ogrzewania, gdyż ciepłe i suche powietrze sprzyja z jednej
strony naładowaniu elektrostatycznemu ciała człowieka, a z drugiej łatwemu parowaniu
rozpuszczalników, zmywaczy itp. środków stosowanych przy sprzątaniu.

W pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych dla ograniczenia zjawiska elektryzacji należy:

•

utrzymywać wilgotność względną nie mniejszą niż 75% przez stosowanie – głównie w okresie
grzewczym – nawilżaczy, a także jonizatorów powietrza. Zapobiega to utrzymywaniu się
ładunków elektrostatycznych, a ponadto wywiera korzystny wpływ na samopoczucie osób
przebywających w takich wnętrzach. Dodatkową funkcją jonizatora jest naturalne oczyszczenie
powietrza z nieczystości, takich jak: dym papierosowy, roztocza, bakterie beztlenowe, kurz itp.
Nawilżacze i jonizatory pobierają niewielką moc rzędu kilku watów. W zależności od typu mogą
być zasilane z instalacji 230 V za pośrednictwem przetwornika lub wymiennie także z baterii
(rys. 3),

•

stosować wykładziny podłogowe o odpowiedniej rezystywności, na tyle małej, aby zapobiec
gromadzeniu i utrzymywaniu się ładunków elektrostatycznych. Wiele firm na świecie produkuje
wykładziny o zmniejszonej rezystywności. Zgodnie z definicją, jaką zawiera wycofana bez
zastąpienia norma PN–P–04980:1990 Tekstylia – Pokrycia podłogowe – Wyznaczanie i ocena
antyelektrostatyczności metodą symulowania procesu chodzenia są to na przykład włókiennicze
pokrycia podłogowe, dla których ładunek elektrostatyczny generowany na osobie chodzącej po
pokryciu jest tak niski, że nie powoduje wyczuwalnych efektów rozładowania przy dotknięciu
do uziemionych elementów. Wykładziny muszą być przy tym kładzione w sposób zapewniający
ich dokładne uziemienie w celu odprowadzenia ładunków. Osiąga się to m.in. przez stosowanie
przewodzących klejów oraz poprzez układanie pod wykładziną odpowiedniej siatki metalowej
połączonej z uziomem,

•

powlekać wykładziny, okładziny i wszelkie tworzywa izolacyjne stosowane w mieszkaniach i
biurach środkami zwiększającymi odpływ ładunków, w tym lakierami i farbami,

•

płukać odzież w płynach antystatycznych,

•

dla ochrony urządzeń elektronicznych stosować specjalne dmuchawy zjonizowanego powietrza
(rys. 3).

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

9

Rys. 3. Ochrona urządzeń elektronicznych nadmuchem zjonizowanego powietrza (Fraser Anti-Static

Techniques Ltd)

W przemyśle oprócz środków stosowanych w warunkach mieszkalnych czy biurowych wiele procesów
wymaga stosowania specjalnych urządzeń ograniczających zjawiska związane z elektrycznością
statyczną. Do usuwania ładunków elektrostatycznych stosuje się specjalne jonizatory powietrza. Są to
urządzenia przenośne lub montowane na stałe na liniach produkcyjnych.

Przykładem przenośnego jonizatora może być jonizator pistoletowy (rys. 4) przeznaczony do usuwania
za pomocą sprężonego powietrza zanieczyszczeń oraz ładunków elektrostatycznych z powierzchni
ekranów, papieru, tworzyw sztucznych przed lakierowaniem, płyt MDF, oklein, listew itp. (rys. 5). Do
instalowania na stałe służy także dysza sprężonego powietrza przedstawiona na rys. 6.

Natomiast na rys. 7 przedstawiono inny typ stacjonarnego jonizatora. Są nim listwy antystatyczne
produkowane w dostosowanych do potrzeb rozmiarach. Listwy montowane są w odległości 10–50
mm nad przemieszczającymi się naelektryzowanymi obiektami (rys. 8).

Dla zapewnienia bezpiecznego użytkowania elektrody listew odizolowane są pojemnościowo od
napięcia zasilającego. Jonizatory tego typu są najczęściej stosowane do usuwania ładunków
elektrostatycznych ze wstęg folii, papieru, butelek PET oraz innych obiektów przemieszczających się w
bliskiej odległości od listwy.

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

10

Rys. 4. Ręczny jonizator pistoletowy (MS BERTOL)

Rys. 5. Przykład zastosowania jonizatora pistoletowego (Fraser Anti-Static Techniques Ltd.)

Rys. 6. Dysza sprężonego powietrza (MS BERTOL)

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

11

Rys. 7. Listwy antystatyczne (MS BERTOL)

Rys. 8. Przykład zastosowania listwy antystatycznej na linii produkcyjnej butelek z tworzyw sztucznych

(Fraser Anti-Static Techniques Ltd.)

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

12

Rys. 9. Pomiar napięcia elektrostatycznego (MS BERTOL)

Do pomiarów napięcia elektrostatycznego stosowane są mierniki elektryczności statycznej
wyposażone w wyświetlacz LCD. Urządzenia mierzą napięcie bezkontaktowo w odległości 50 mm od
naelektryzowanego przedmiotu (rys. 9).

Ładunki elektrostatyczne mogą powstawać także przy przelewaniu cieczy palnych, np. benzyny. Jeżeli
ciecz palną przelewa się do naczynia wykonanego z tworzywa sztucznego, to konieczne jest uziemienie
zbiornika i stosowanie połączonego z uziomem lub ze zbiornikiem metalowego przewodu o takiej
długości, aby sięgał do dna naczynia. Osoba wykonująca te czynności powinna stać na przewodzącym
podłożu lub cały czas trzymać się gołą ręką uziemionego, metalowego przedmiotu. Generalnie
czynności takich należy unikać, a paliwo pobierać na przystosowanej do tego stacji benzynowej.

Autor:

mgr inż. Janusz Strzyżewski

członek Centralnego Kolegium Sekcji Instalacji i Urządzeń Elektrycznych, członek Polskiego Komitetu

Oświetleniowego SEP, członek Izby Inżynierów Budownictwa

Ebook pobrany przez [e-mail]

Jak chronić się przed działaniem elektryczności statycznej

13

Redaktor:

Wiesław Waliszewski

ISBN:

978-83-269-7501-1

E-book nr:

2HH0741

Wydawnictwo:

Wiedza i Praktyka sp. z o.o.

Adres:

03-918 Warszawa, ul. Łotewska 9a

Kontakt:

Telefon [phone], faks 22 617 60 10, e-mail: [e-mail]

NIP:

526-19-92-256

Numer KRS:

0000098264 – Sąd Rejonowy dla m.st. Warszawy, Sąd Gospodarczy
XIII Wydział Gospodarczy Rejestrowy. Wysokość kapitału zakładowego:
200.000 zł

Copyright by:

Wiedza i Praktyka sp. z o.o. Warszawa 2018

Ebook pobrany przez [e-mail]