Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

Staattisen sähkön vaarojen tunnistaminen ja hallinta prosessiteollisuudessa Koulutusaineisto Koulutusaineisto käsittelee staattisen sähkön muodostumista,

Samankaltaiset esitykset


Esitys aiheesta: "Staattisen sähkön vaarojen tunnistaminen ja hallinta prosessiteollisuudessa Koulutusaineisto Koulutusaineisto käsittelee staattisen sähkön muodostumista,"— Esityksen transkriptio:

1 Staattisen sähkön vaarojen tunnistaminen ja hallinta prosessiteollisuudessa Koulutusaineisto
Koulutusaineisto käsittelee staattisen sähkön muodostumista, siihen liittyviä vaaroja ja vaaratilanteiden estämistä. Aineisto on suunnattu ensisijaisesti aloille, joilla staattisen sähkön hallitsemattomat purkaukset voivat aiheuttaa vakavaa vaaraa työntekijöille. Tällaisia aloja ovat esimerkiksi kemianteollisuus, lääketeollisuus sekä sellu- ja paperiteollisuus. Koulutusaineisto muodostuu PowerPoint -ohjelmalla toteutetusta esityksestä ja sitä täydentävistä teksteistä (notes pages). Aineisto on vapaasti käytettävissä teollisuuden ja yritysten omissa koulutus- ja perehdytystilaisuuksissa, joissa käsitellään turvallisuusasioita. Aineistoa voi myös täydentää ja muokata yritysten omaan käyttöön paremmin soveltuvaksi. Koulutusaineisto on laadittu VTT Tuotteet ja tuotanto -yksikössä yhteistyössä Työsuojelurahaston ja Työturvallisuuskeskuksen kanssa. Aineiston laatimisessa on käytetty hyväksi vuosina toteutetun Staattisen sähkön hallinta- teknologiaohjelman tuloksia. Koulutusaineisto on päivitetty v Electrostatics konferenssissa esitetyn uusimman tutkimustiedon perusteella. Lisätietoja koulutusaineistosta antavat VTT:n erikoistutkijat Yngve Malmèn , ja Jaakko Paasi ,

2 Sisältö. 1. Uudet vaatimukset 2. Varauksen muodostuminen 3
Sisältö Uudet vaatimukset 2. Varauksen muodostuminen 3. Varauksen hallittu purkautuminen 4. Hallitsematon purkautuminen 5. Hallitsemattoman purkautumisen seuraukset 6. Vaarojen tunnistaminen ja riskien arviointi 7. Työntekijän toiminnan vaikutukset 8. Työntekijän vaatetus 9. Toimitila- ja laitekysymykset 10. Sanasto

3 1. Uudet vaatimukset

4 Uudet vaatimukset Monet teollisuudessa käytettävät uudet materiaalit ovat tehneet prosessit herkemmiksi staattisen sähkön vaaroille kuin aiemmin. Samalla yleiset vaatimukset turvallisuuden suhteen ovat kasvaneet. ATEX - räjähdysvaarallisten tilojen turvallisuus Vaikka staattisen sähkön riskit ja niiden hallintamenetelmät ovat olleet tiedossa jo vuosia, viime vuosina on tapahtunut runsaasti pienempiä tai suurempia onnettomuuksia, joiden syynä on ollut staattisen sähkön purkaus. Tyypillisiä syitä staattisesta sähköstä aiheutuviin onnettomuuksiin prosessiteollisuudessa ovat: -Voimakkaasti varautuvien, sähköisesti eristävien, polymeeriosien käyttö on lisääntynyt teollisuudessa moninaisissa kohteissa. -Korroosion estotoimenpiteet (suojamaalit, eristävien polymeeriosien käyttö, jne.) putkistoissa saavat aikaan putkiston varautuvuutta ja heikentävät merkittävästi syntyneen varauksen hallittua purkausta. -Ympäristön suojelutoimenpiteiden vuoksi esim. polttoaineen jakelupisteet saatetaan varustaa eristävällä kerroksella, jottei polttoainevalumat pääse saastuttamaan pohjavettä. Tällöin saattaa staattisen varauksen tehokas siirtyminen maihin estyä, ellei maadoitusta ole muutoin järjestetty. -Muutoksia prosesseihin ja prosessilaitteisiin tehdään usein ilman, että tarkastellaan tehdyn muutoksen vaikutusta staattisen varauksen syntyyn ja sen hallittuun purkautumiseen. Samalla yleiset vaatimukset turvallisuuden suhteen ovat kasvaneet (esim. ATEX).

5 ATEX ATEX-nimitystä käytetään Euroopan yhteisön direktiiveistä 94/9/EY (laitedirektiivi) ja 1999/92/EY (olosuhdedirektiivi), jotka koskevat räjähdysvaarallisia tiloja sekä niissä käytettäviä koneita ja laitteita. Tämä materiaali sivuaa ATEX-direktiivejä ainoastaan staattisen sähkön kannalta. Lisätietoa ATEX-direktiivistä mm. Tukes oppaasta: ATEX räjähdysvaarallisten tilojen turvallisuus ATEX-nimitystä (ATEX=atmosphères explosives) käytetään Euroopan yhteisön direktiiveistä 94/9/EY (laitedirektiivi) ja 1999/92/EY (työolosuhdedirektiivi), jotka koskevat räjähdysvaarallisia tiloja, niissä työskentelyä ja niissä käytettäviä laitteita. Direktiivien tarkoituksena on suojella räjähdysvaarallisissa tiloissa työskenteleviä ihmisiä, yhtenäistää EU:n jäsenvaltioiden räjähdysvaarallisisten tilojen ja niissä käytettävien koneiden ja laitteiden turvallisuusvaatimuksia sekä taata Ex-laitteiden vapaa kauppa. Tämä "Staattisen sähkön vaarojen tunnistaminen ja hallinta prosessiteollisuudessa" -koulutusaineisto sivuaa ATEX-direktiivejä ainoastaan staattisen sähkön kannalta. Lisätietoa ATEX-direktiiveistä saa mm. Tukes-oppaasta: ATEX räjähdysvaarallisten tilojen turvallisuus (http://www.tukes.fi)

6 ATEX-olosuhdedirektiivi
ATEX 1999/92/EY on direktiivi vähimmäisvaatimuksista räjähdysvaarallisten tilojen työntekijöiden turvallisuuden ja terveyden suojelun parantamiseksi ATEX- käyttö ja olosuhdedirektiivi 1999/92/EY on astunut voimaan ATEX-työolosuhdedirektiivi (1999/92/EY) koskee sellaisia tuotantolaitoksia ja työpaikkoja, joissa palavat nesteet, kaasut tai pölyt voivat aiheuttaa räjähdysvaaran. Työolosuhdedirektiivi on saatettu kansallisesti voimaan valtioneuvoston asetuksella (576/2003) Se koskee voimaantulopäivämäärästään lähtien uusia räjähdysvaarallisia tiloja sekä vanhoissa tiloissa tehtäviä muutoksia ja korjauksia. Jo olemassa olevia tiloja koskevat vaatimukset tulevat täysimääräisesti voimaan

7 ATEX-laitedirektiivi
ATEX-laitedirektiivi 94/9/EY astui voimaan Räjähdysvaarallisissa tiloissa käytettäväksi tarkoitettujen ja direktiivin 94/9/EY soveltamisalaan kuuluvien tuotteiden (koneet, sähkölaitteet, laitekokoonpanot, suojausjärjestelmät, tietyt komponentit) on täytettävä ATEX-laitedirektiivin 94/9/EY vaatimukset, josta osoituksena tällaisessa tuotteessa on oltava: ATEX-laitedirektiiviin (94/9/EY) perustuvaa kansallista lainsäädäntöä on ollut olemassa jo vuodesta 1996: asetus (917/1996) ja kauppa- ja teollisuusministeriön päätös (918/1996). Lainsäädännön siirtymisaika päättyi ja velvoitteet tulivat kaikilta osin voimaan Räjähdysvaarallisiin tiloihin tarkoitettuja uusia tuotteita voidaan pitää kaupan, luovuttaa toiselle tai ottaa käyttöön vain, jos ne ovat uusien määräysten mukaisia. Osoituksena ATEX-laitedirektiivin vaatimusten täyttämisestä, tuotteessa on oltava: -CE-merkintä (ei kuitenkaan komponentteihin) -erityinen Ex-merkintä -sekä merkinnät ATEX-direktiivin tarkoittamasta: -laiteryhmästä -laiteluokasta sekä -tarkoitetusta käyttöympäristöstä

8 ATEX-laitedirektiivi
CE-merkintä (ei kuitenkaan komponentteihin) erityinen Ex-merkintä sekä merkinnät ATEX-direktiivin tarkoittamasta: laiteryhmästä laiteluokasta sekä tarkoitetusta käyttöympäristöstä hakemistoon

9 2. Varauksen muodostuminen

10 Staattinen varautuminen (1)
Aineeseen tai kappaleeseen muodostuva varausylimäärä. Aiheuttaa jännitteen muihin kappaleisiin, aineisiin tai maahan nähden. Liittyy elektronien siirtymiseen eri aineiden atomien välillä. Elektronien siirtyminen aiheuttaa sähköisen epätasapainotilan. Elektronien siirtymisen seurauksena aine voi jäädä positiivisesti tai negatiivisesti varautuneeksi. Staattisella sähköllä tarkoitetaan aineessa tai kappaleessa olevaa varausylimäärää, joka aiheuttaa jännitteen eli potentiaalieron muihin kappaleisiin, aineisiin tai maahan nähden. Ilmiö liittyy aineiden perusrakenteeseen kuuluvien elektronien siirtymiseen eri aineiden välillä kun aineet ovat kosketuksissa toistensa kanssa. Tietyissä tilanteissa varaukset eivät tasoitu, vaikka aineet/kappaleet erotetaan toisistaan. Aine voi jäädä positiivisesti tai negatiivisesti varautuneeksi. Positiivisesti varautuneessa aineessa on elektronien (negatiivisesti varautuneiden alkeishiukkasten) vajaus. Negatiivisesti varautuneessa aineessa on elektronien ylimäärä positiivisesti varautuneisiin protoneihin verrattuna. Varautuneessa aineessa/kappaleessa on siis sähköinen epätasapainotila, joka muodostuu elektronien siirtyessä yhden aineen atomeista toisen aineen atomeihin.

11 Staattinen varautuminen (2)
Tapahtuu aineiden tai kappaleiden välisessä kosketuksessa ja irtoamisessa. Sähkövarauksen suuruus riippuu mm. aineista, sähkönjohtokyvystä ja irtoamisnopeudesta. Varautumista voi aiheuttaa myös ulkoinen sähkökenttä tai johtuminen. Johtavassa aineessa varaus purkautuu helposti, jos sille on reitti esim. maadoituksen kautta. Eristeessä varaus ei pääsee liikkumaan yhtä helposti. Yleensä staattista sähköä muodostuu siellä, missä aineiden/ kappaleiden välillä tapahtuu kosketusta ja irtoamista. Arkikielessä puhutaan usein hankaussähköstä. Staattisen sähkön syntymiseen ei välttämättä kuitenkaan tarvita pintojen hankaamista toisiaan vasten, vaan jo niiden irrottaminen riittää aiheuttamaan varausten epätasaisen jakautumisen ja sähköjännitteen pintojen välille. Muodostuneen staattisen sähkövarauksen suuruus riippuu mm. toistensa kanssa kosketuksissa olleiden materiaalien laadusta ja yhdistelmästä, aineiden sähkönjohtokyvystä, kosketuskohtien pinta-alasta ja määrästä sekä pintojen irtoamisnopeudesta. Pintojen kosketuksen ja irtoamisen lisäksi staattisia varauksia voi muodostua myös ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta tai johtumalla toisesta varautuneesta kappaleesta. Varautumismekanismin ohella varautumiseen vaikuttaa materiaalin johtokyky. Johtavassa materiaalissa (jossa elektronien liike on helppoa) varaus pääsee liikkumaan ja staattinen varaus purkautuu välittömästi, jos sille löytyy reitti toiseen kappaleeseen tai maadoitukseen. Eristeissä (joissa elektronien liike on rajoittunutta) varaus pysyy paikallaan ja jää siihen kohtaan, mihin se on muodostunut.

12 Esimerkkejä staattisesta varautumisesta
Tyypillisiä teollisuuden kohteita, joissa muodostuu staattista sähköä nesteiden pumppaukset ja siirrot putkistossa jauhatus, seulonta suodatus jauheiden pneumaattiset siirrot reaktoreiden panostukset pölynpoistot ilmastoinnit näytteenotot. Tyypillisiä teollisuuden kohteita, joissa voi muodostu staattista sähköä ovat esim. aineiden siirrot esimerkiksi nesteiden pumppaukset ja putkistossa tapahtuvat siirrot, jauheiden pneumaattiset siirrot tietyt yksikköprosessit esimerkiksi jauhatus, seulonta, suodatus tietyt toiminnot esimerkiksi näytteenotot, panostukset, pölynpoistot, ilmastoinnit.

13 + Tribosähköinen sarja
Mitä kauempana toisistaan aineet sijaitsevat, sitä todennäköisempää on niiden varautuminen, kun ne ovat kosketuksissa. Positiivisessa päässä olevat aineet pyrkivät luovuttamaan elektroneja. Negatiivisessa päässä olevat aineet pyrkivät ottamaan elektroneja vastaan. Ihmisen kädet (hyvin kuivat) Lasi Polyamidi Villa Lyijy Alumiini Paperi Puuvilla Teräs Puu Kova kumi Nikkeli, kupari Polyesteri Polyuretaani Polypropeeni Polyvinyylikloridi Silikoni Teflon + Tribosähköisen sarjan avulla voidaan kuvata erimerkkisten varausten muodostumista eri aineiden/materiaalien kosketuksen ja irtoamisen seurauksena. Kahden eri materiaalin välinen etäisyys tribosähköisessä sarjassa kuvaa sitä, miten erilaiset ovat niiden ominaisuudet elektronien luovuttamishalukkuuden tai toisaalta elektronien vastaanottamis-halukkuuden suhteen. Sarjan positiivisessa päässä olevat materiaalit pyrkivät luovuttamaan elektroneja eli ne tulevat positiivisesti varautuneiksi. Sarjan negatiivisessa päässä olevat materiaalit ottavat elektroneja vastaan eli ne tulevat negatiivisesti varautuneiksi. Mitä kauempana toisistaan materiaalit sijaitsevat sarjassa, sitä todennäköisempää on niiden varautuminen, kun ne joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa. Materiaalien järjestys tribosähköisessä sarjassa vaihtelee jonkin verran tietolähteestä riippuen. Kahden aineen ollessa kosketuksissa, myös pintojen tasaisuus ja niiden puhtaus ym. seikat vaikuttavat varausten muodostumiseen.

14 Kiinteiden kappaleiden varautuminen
Kahden kiinteän kappaleen varautuminen on sitä suurempaa mitä läheisempi on kontakti ja mitä suurempi kitka. Mitä suurempi on pintaresistiivisyys (kyky vastustaa sähkövirran kulkua) niin yleensä sitä suurempi on taipumus varauksen kertymiseen. Kapasitanssiltaan suuriin kiinteisiin kappaleisiin voi varautua staattisen varauksen muodossa iso energiamäärä. Suuren energiamäärän vapautuminen yhtenä kipinänä voi aiheuttaa syttymisvaaran. Kiinteiden kappaleiden varautumisella on staattiseen sähköön liittyvien riskien kannalta suuri merkitys. Sähköä johtavilla kiinteillä maasta eristetyillä kappaleilla voi olla suuria kapasitansseja, jolloin staattisen varauksen muodossa varastoituva energiakin saa suuria arvoja. Vakava vaaratilanne voi syntyä, jos koko energiamäärä purkautuu yhtenä ainoana kipinänä ja läsnä on esim. syttyvä kaasuseos. Kahden kiinteän kappaleen varautumisessa kappaleiden välisen kontaktin laadulla on suuri merkitys. Erkanevat varaukset ovat tavallisesti sitä suurempia, mitä lähempi kontakti ja mitä suurempi kitka kappaleiden välillä on. Tämän vuoksi tasaiset pinnat varautuvat enemmän kuin epätasaiset pinnat. Kiinteän aineen sähköisistä ominaisuuksista pintaresistiivisyydellä on merkitystä muodostuneen varauksen kertymiseen. Pinta-resistiivisyyden avulla kuvataan materiaalin kykyä vastustaa sähkövirran kulkua (resistanssia). Mitä suurempi pintaresistiivisyys on, sitä suurempi on taipumus varausten kertymiseen, koska varausten purkautumisaika on pitkä. Alhaisen pintaresistiivisyyden omaavat aineet eivät yleensä varaudu, ellei kappaleita eroteta toisistaan erittäin nopeasti.

15 Nesteiden varautuminen (1)
Nesteet varautuvat nesteen ja sen kanssa kosketuksessa olevan kiinteän aineen (laite tai nesteeseen liuke- nematon kiintoaine) keskinäisestä liikkeestä. Nesteet voivat varautua jos nesteen ja sen kanssa kosketuksessa olevan kiinteän aineen välillä tapahtuu liikettä tai jos neste koostuu kahdesta toisiinsa sekoittumattomasta faasista. Jos nesteeseen on sekoittunut siihen liukenematonta kiintoainetta tai toista nestettä pisaroina, varautuminen voimistuu huomattavasti. Tärkein nesteiden varautumiseen vaikuttavista tekijöistä on nesteen johtavuus. Varautumista tapahtuu vaarallisessa määrin vain nesteillä, joiden sähkönjohtokyky on huono.

16 Nesteiden varautuminen (2)
Nesteet varautuvat myös jos niihin on sekoittunut toista nestettä pisaroina. Nestesuihkun hajoaminen pieniksi pisaroiksi voi aiheuttaa voimakkaan varautumisen. Virtausesteet (venttiilit ja pumput) aiheuttavat nesteiden varautumista. Varautumista tapahtuu sähkönjohtokyvyltään huonoissa nesteissä. Nestesuihkun hajoaminen pieniksi pisaroiksi, esimerkiksi suihkun osuessa esteeseen, voi aiheuttaa voimakkaasti varautuneen suihkun. Nesteen sumuttaminen voi myös luoda voimakkaasti varautuneita sumuja tai aerosoleja. Nesteiden siirrossa käytetyt suuret virtausnopeudet sekä suuri kosketuspinta-ala nesteen ja seinämän välillä lisäävät staattisen varauksen muodostumista. Myös putken sisäseinämän laatu vaikuttaa varauksen syntymiseen. Sekoittumattomien nesteiden pisaroiden välinen sisäinen kitka, samoin kuin mekaaniset virtausesteet, kuten venttiilit ja pumput, lisäävät nesteiden varautumista. Sen sijaan nesteen ominaisvaraus riippuu hyvin vähän tilavuudesta. Varautumista tapahtuu vaarallisessa määrin vain nesteillä, joiden sähkönjohtokyky on huono. Tällaisia ovat esimerkiksi puhtaat hiilivedyt. Useilla nesteillä epäpuhtaudet (esimerkiksi pienet määrät tiettyjä lisäaineita) parantavat niiden sähkönjohtokykyä.

17 Jauheiden varautuminen (1)
Jauheet varautuvat ollessaan kosketuksessa erilaisten pintojen kanssa. Käsiteltäessä jauhetta yhdessä palavien kaasujen tai höyryjen kanssa on varautuminen huomattavasti vaarallisempaa. Hybridiseosten syttymiseen tarvittava energia on pienempi kuin pelkillä jauheilla. Jauheilla tapahtuu voimakasta varautumista niiden ollessa kosketuksessa erilaisten pintojen kanssa. Varautumista tapahtuu myös jauheen virratessa johtamattomassa lasi- tai muoviputkessa. Tällöin varautumismekanismi on sama kuin nesteen virtauksessa. Virtaavan aineen poistuessa putkesta putken seinämä ja virtaava aine varautuvat. Hiukkasten pinnalla oleva lika voi vaikuttaa jauheen varautumiseen lähes yhtä paljon kuin jauheen kemiallinen koostumus. Jos jauhetta käsitellään yhdessä palavien kaasujen tai höyryjen kanssa on varautumisesta aiheutuva vaara huomattavasti suurempi. Hybridiseoksilla (jauhe tai pöly yhdessä palavan kaasun tai höyryn kanssa) syttymiseen tarvittava energia on pienempi kuin pelkkiä jauheita käsiteltäessä.

18 Jauheiden varautuminen (2)
Jauheiden varautumista tapahtuu mm. kaatamisessa, sekoituksessa ja seulonnassa. Jauheilla tapahtuu kosketusvarautumista esimerkiksi sekoituksessa seulonnassa kuljetuksessa kaatamisessa.

19 Kaasujen varautuminen
Puhtaissa kaasuseoksissa ei tapahdu staattista varautumista. Kaasun joukossa olevat nestepisarat tai kiinteät hiukkaset sen sijaan varautuvat. Kaasun joukossa voi olla hiukkasia tarkoituksella, esimerkiksi raepuhalluksessa tai ruiskumaalauksessa. Puhtaat kaasut tai kaasuseokset eivät liikkuessaan aiheuta juuri ollenkaan varautumista. Kaasun joukossa olevat nestepisarat tai kiinteät hiukkaset voivat sen sijaan varautua. Epäpuhtaiden kaasujen varautumis-mekanismeina toimivat kosketus, hankaus sekä influenssi. Kaasun joukossa olevat nestepisarat ja hiukkaset voivat olla epäpuhtauksia (pöly, vesipisarat) tai tiivistynyttä kaasua. Ne on voitu myös tarkoituksella aikaansaada kaasun joukkoon esimerkiksi raepuhalluksessa tai ruiskumaalauksessa. Esimerkkejä prosesseista, joissa kaasut varautuvat voimakkaasti ovat pneumaattinen siirto, paineenalaisen hiukkasia sisältävän kaasun purkautuminen, nestemäisen hiilidioksidin purkautuminen (sammutusjärjestelmät), ruiskumaalaus.

20 Ihmisen varautuminen Ihminen varautuu liikkeen ja vaatetuksen vaikutuksesta. Tavalliset tekstiilit johta- vat sähköä huonosti, jolloin muodostuneiden varausten purkautumi- nen on vaikeaa. Maasta eristettyyn ihmiseen muodostunut varaus ei pääse purkautumaan, vaan kasvaa ihmisen kävellessä. Ihmisen pääasialliset varautumismekanismit liittyvät kävelemisen ja vaatetuksen vaikutuksesta tapahtuvaan varautumiseen. Ihmisen liikkuessa myös hänen vaatteensa liikkuvat. Vaatteen kosketus ulkoiseen materiaaliin tai toiseen vaatekerrokseen ja kosketusta seuraava irtoaminen synnyttävät vaatteeseen varauksen. Tämä varaus siirtyy influenssin vaikutuksesta ihmiseen. Ihmisen ollessa maasta eristetty häneen syntyvä varaus ei pääse purkautumaan helposti, vaan varaus kasvaa askel askeleelta ihmisen kävellessä. Käytettävät vaatteet ja jalkineet sekä sisätilojen lattiapäällysteet ovat usein johtamatonta materiaalia, jotka tekevät ihmisen varautumisen mahdolliseksi. Tekstiilikuiduilla on suuri ominaispinta-ala (pinta-alan suhde tilavuuteen), joten niillä on taipumus muodostaa staattisia varauksia koskiessaan tai hangatessaan muita materiaaleja. Tavanomaiset tekstiilit ovat yleensä eristeitä tai johtavat sähköä heikosti, jolloin niihin muodostuneiden varausten purkautuminen on vaikeaa. Tavanomainen esimerkki kosketus- ja hankausvarautumisesta on tuolilla istuminen ja siltä ylös nouseminen. Istuessaan ihminen liikkuu hiukan, mikä parantaa kosketuspintaa ja tuottaa lämpöä. Mainitut tekijät lisäävät varautumista. Ihmisen noustessa ylös varaukset jakautuvat epätasaisesti, jolloin tuolin ja ihmisen välille syntyy jännite. hakemistoon

21 3. Varauksen hallittu purkautuminen

22 Varauksen kertyminen Tapahtuu, jos varauksen muodostuminen ja sen purkautuminen eivät ole tasapainossa. Materiaalin johtavuudella on suuri merkitys varauksen kertymiseen. Johtava aine ei pysty säilyttämään staattisen sähkön varausta ollessaan yhteydessä maahan. Muodostuneen staattisen sähkövarauksen voimakkuus riippuu ensisijaisesti toistensa kanssa kosketuksissa olleiden materiaalien laadusta ja yhdistelmästä, aineiden sähkönjohtokyvystä, kosketuskohtien pinta-alasta ja määrästä sekä pintojen irtoamisnopeudesta. Jos varauksen muodostuminen ja sen purkautuminen eivät ole tasapainossa, tapahtuu varauksen kertymistä. Varausmekanismin ja siihen vaikuttavien muuttujien ohella tärkeä varauksen kertymiseen vaikuttava tekijä on materiaalin johtavuus. Johtava aine ei pysty säilyttämään havaittavaa staattisen sähkön varausta ollessaan yhteydessä maahan. Varaus purkautuu hallitusti, eikä tapahdu varauksen kertymistä.

23 Johtavuus Sähkönjohtavuus on aineominaisuus, johon vallitsevat olosuhteet vaikuttavat. Olosuhteilla, esimerkiksi suhteellisella kosteudella, lämpötilalla ja lisäaineilla on vaikutusta. Kiinteiden aineiden johtavuutta kuvataan ominaisresistanssin avulla. Mitä pienempi ominaisresistanssi sitä johtavampaa kiinteä aine on. Nesteiden johtavuutta kuvataan yleensä ominaisjohtavuuden avulla. Kiinteillä aineilla johtavuutta kuvataan ilmoittamalla aineen ominaisresistanssi. Mitä pienempi ominaisresistanssi on, sitä johtavampaa materiaali on. Aineet jaetaan johtavuuden perusteella johtaviin, staattista sähköä poistaviin ja eristäviin aineisiin. Nestemäisten aineiden kohdalla ilmoitetaan yleensä ominaisresistanssin käänteisarvo eli ominaisjohtavuus. Nestemäiset aineet jaetaan ominaisjohtavuutensa perusteella hyvin johtaviin, kohtalaisesti johtaviin ja huonosti johtaviin nesteisin. Sähkönjohtavuus on aineominaisuus, johon vallitsevat olosuhteet, esimerkiksi kosteus, lämpötila, liuosten pH sekä antistaattiset lisäaineet, vaikuttavat. Ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden nousu parantaa monien aineiden pinnan sähkönjohtavuutta. Vesi muodostaa johtavan kerroksen aineen pinnalle, jolloin varautumisen mahdollisuus pienenee. Suhteellisen kosteuden nostaminen ei ole riittävä johtavuuden parantaja esimerkiksi muoveille. Ne eivät kosteissakaan olosuhteissa absorboi tarpeeksi kosteutta, jotta muodostuisi johtava kerros.

24 Hallittu purkautuminen
Muodostunut staattisen sähkön varaus pääsee purkautumaan koko ajan, eikä varausta siis pääse kertymään. Tehokkain keino on sähköä johtavien osien liittäminen toisiinsa ja yhdistäminen maahan. Ionisaattorien avulla ilma saadaan paikallisesti niin johtavaksi, että staattinen varaus neutraloituu . Tehokkain keino staattisen sähkön hallittuun purkautumiseen on johtavien osien liittäminen toisiinsa ja yhdistäminen maahan (maadoittaminen), jolloin muodostunut varaus pääsee purkautumaan sitä kautta, eikä varausta näin ollen pääse kertymään. Maadoittamalla vältetään varauksen kertyminen johdekappaleisiin ja kertyneen varauksen vapautuminen yhtenä kipinänä joko maahan tai toiseen johdekappaleeseen. Kun varmistetaan mahdollisuus staattisen sähkön hallittuun purkautumiseen estetään samalla hallitsemattomat purkaukset, joiden tapahtuminen voi tietyissä olosuhteissa aiheuttaa vaaraa. Ellei syntyneitä varauksia voida johtaa pois kappaleesta, varaukset on pyrittävä neutraloimaan. Tämä tapahtuu ionisaattoreilla eli laitteilla, joilla ilma saadaan paikallisesti riittävän johtavaksi, jotta se neutraloi staattisen varauksen johtamattomista kiinteistä kappaleista. hakemistoon

25 4. Hallitsematon purkautuminen

26 Staattisen sähkön hallitsematon purkaus
Tapahtuu varauksen kertymisen seurauksena, kun muodostuneen sähkökentän voimakkuus ylittää väliaineen läpilyöntilujuuden. Seurauksena on koko varastoituneen energiamäärän tai sen osan vapautuminen. Kerralla vapautuva energiamäärä riippuu purkausmekanismista (purkaustavasta). Eri purkaustapojen vaarallisuus vaihtelee vapautuvan energian mukaisesti. Jos staattisen sähkövarauksen muodostuminen ja sen poistuminen (esimerkiksi maadoituksen kautta) eivät ole tasapainossa, materiaaliin pääsee kertymään sähkövarausta. Seurauksena voi olla kertyneen varauksen koko energiamäärän purkautuminen kerralla. Purkaus tapahtuu, kun varauksen kasvaessa sen muodostaman sähkökentän voimakkuus kasvaa ja ylittää lopulta väliaineen läpilyöntilujuuden. Läpilyöntiin tarvittava johteiden välillä olevan jännitteen suuruus riippuu johteiden muodosta ja niiden etäisyydestä. Hallitsemattoman purkauksen seurauksena vapautuva energiamäärä vaihtelee purkausmekanismista riippuen. Pahimmillaan hallitsemattomassa purkauksessa voi vapautuva energiamäärä olla niin suuri, että se riittää sytyttämään esimerkiksi tiettyjä kaasu-ilmaseoksia.

27 Purkausmekanismeja Purkausmekanismeja ovat
kipinäpurkaus koronapurkaus huiskupurkaus liukupurkaus keko- eli kartiopurkaus salamapurkaus. Purkausmekanismiin vaikuttavat kertyneen varauksen suuruus elektrodeina toimivien kappaleiden muoto ja niiden sähkönjohtavuus väliaine. Staattisen sähkön hallitsematon purkaus voi tapahtua usealla eri purkaustavalla eli -mekanismilla. Purkaustapa määräytyy kertyneen varauksen suuruuden, elektrodeina toimivien kappaleiden muodon ja materiaalien (johteita, ei-johteita) ja väliaineen perusteella. Eri tavoilla tapahtuvissa purkauksissa vapautuva energiamäärä vaihtelee. Tästä johtuen myös eri purkausmuotojen aiheuttamat haitat ja niiden vaarallisuus vaihtelevat. Mitä enemmän energiaa purkauksessa vapautuu, sitä enemmän vaaraa se voi aiheuttaa (esim. sitä useampien seosten sytyttämiseen purkauksessa vapautuva energia riittää). Staattisen sähkön hallitsemattomia purkausmekanismeja ovat kipinäpurkaus koronapurkaus huiskupurkaus liukupurkaus keko- eli kartiopurkaus salamapurkaus.

28 Kipinäpurkaus Tapahtuu kahden eri potentiaalissa olevan johteen välillä. Muodostaa selkeän, kirkkaan purkauskanavan. Lähes kaikki varautuneeseen kappaleeseen varastoitunut energia vapautuu kerralla. Vaarallinen purkausmuoto, koska vapautuva energia riittää sytyttämään erittäin helposti syttyviä kaasuja ja höyryjä hienojakoisia kuivia pölyjä. Kipinäpurkaus tapahtuu kahden eri potentiaalissa olevan johteen välillä. Kun riittävän lähelle sähköisesti varautunutta, maasta eristettyä johdekappaletta tuodaan johde, pääsee varaus purkautumaan tämän kautta. Kipinäpurkauksessa muodostuu selkeä kirkas purkauskanava, purkaus on hyvin nopea ja se aiheuttaa terävän äänen. Kipinäpurkauksessa vapautuu lähes kaikki varautuneeseen kappaleeseen varastoitunut energia. Siksi kipinäpurkaus on vaarallinen tiloissa, joissa esiintyy syttyviä kaasuja tai syttyvien aineiden höyryjä. Kipinäpurkauksessa vapautuva energia riittää sytyttämään erittäin helposti syttyviä kaasuja (vety, asetyleeni) ja liuotinhöyryjä ja myös hienojakoisia kuivia pölyjä. Kipinäpurkaukset voidaan tehokkaimmin estää huolehtimalla johtavien materiaalien maadoittamisesta.

29 Koronapurkaus Tapahtuu terävämuotoisen maadoitetun johdekappaleen kärjestä sen lähestyessä voimakkaasti varautunutta kohdetta. Terävässä kärjessä olevan sähkökentän suuruus aiheuttaa purkauksen. Ei muodosta yhtenäistä purkauskanavaa, vaan purkaus päättyy väliaineeseen. Vapautuva energiamäärä ei yleensä ole riittävän suuri toimimaan sytytyslähteenä. Koronapurkaus tapahtuu terävämuotoisen (kärjet, särmät, reunat) maadoitetun johdekappaleen kärjestä sen lähestyessä voimakkaasti varautunutta kohdetta tai jos johdekappale saavuttaa suuren jännitteen. Purkaus tapahtuu, koska terävässä kärjessä sähkökenttä on hyvin suuri. Purkaus ei yhdistä kahta kappaletta yhtenäisellä purkauskanavalla, vaan purkaus päättyy huiskumaisesti väliaineeseen. Koronapurkauksen energiatiheys on paljon pienempi kuin kipinäpurkauksessa. Koronapurkaukset eivät yleensä ole sytyttäviä.

30 Huiskupurkaus Tapahtuu muodoltaan pyöreän johdekappaleen lähestyessä varautunutta johtamatonta kappaletta. Ei muodosta yhtenäistä purkauskanavaa, vaan hajoaa erillisiksi haaroiksi. Vain osa varastoituneesta energiasta vapautuu. Vaarallinen purkausmuoto, koska vapautuva energia riittää sytyttämään palavia kaasuja ja höyryjä. Huiskupurkaus tapahtuu, kun muodoltaan pyöreä tai tylppä (siis ei-terävä) maadoitettu johdekappale lähestyy varautunutta johtamatonta kappaletta. Huiskupurkaukset ovat nopeita, jotka sopivissa olosuhteissa voidaan nähdä ja kuulla. Huiskupurkauksessa vapautuu vain pieni osa kertyneestä varauksesta, eikä huiskupurkaus muodosta yhtenäistä purkauskanavaa, vaan se hajoaa eri haaroiksi (tästä nimi huiskupurkaus). Huiskupurkausten energia riittää kuitenkin sytyttämään useimpia palavia kaasuja ja höyryjä. Myöskään pölyjen syttymistä huiskupurkauksen seurauksena ei voida varmuudella sulkea pois.

31 Liukupurkaus Tapahtuu eristävää ja jännitekestoista materiaalia olevassa levyssä tai kerroksessa, jonka eri puolilla vastakkaismerkkiset varaukset ovat. Suuri osa varastoituneesta energiasta vapautuu kerralla. Vaarallinen purkausmuoto, koska vapautuva energia riittää sytyttämään palavia kaasuja, höyryjä ja pölyjä. Liukupurkaus tapahtuu hyvin eristävää ja jännitekestoista materiaalia olevassa levyssä tai kerroksessa, jonka eri puolilla on vastakkaismerkkiset varaukset. Liukupurkauksen aiheuttaa sähköinen yhteys näiden eri pintojen välillä. Liukupurkauksessa vapautuu suuri osa varastoituneesta energiasta, jolloin vapautuva energiamäärä voi olla suuri ja se voi sytyttää räjähtäviä kaasu-, höyry- ja pöly-ilma seoksia.

32 Keko- eli kartiopurkaus
Tapahtuu voimakkaasti varautuneen jauheen muodostaman kasan pinnalla. Jauhekekoon muodostuu suuri varaustiheys. Purkausmuodon syntymiseen ja vapautuvan energian määrään vaikuttavat jauheen ominaisresistanssi jauheen hiukkaskoko keon koko. Vapautuva energia voi riittää sytyttämään palavia kaasuja, höyryjä ja herkästi syttyviä pölyjä. Kekopurkaus on liukupurkauksen erikoistapaus. Se voi esiintyä tilanteessa, jossa voimakkaasti varautunutta johtamatonta jauhetta kuormataan siiloon tai suureen säiliöön, jolloin jauhekekoon muodostuu suuri varaustiheys. Tästä aiheutuu voimakas sähkökenttä keon huipulle. Keon pintaa pitkin voi tapahtua suuria staattisen sähkön purkauksia. Ilmiön esiintymiseen ja kekopurkauksissa vapautuvan energian määrään vaikuttavat esim. jauheen ominaisresistanssi, keon tilavuus ja muoto sekä jauheen hiukkaskoko. Palavat kaasu- ja höyryilmaseokset sekä herkät pöly-ilma seokset voivat syttyä kekopurkauksessa vapautuvasta energiasta. Karkean aineen aiheuttamien kekopurkausten yhteydessä vapautuva energiamäärä on suurempi kuin hienojakoisten aineiden aiheuttamien purkausten. Vaarallisin tilanne syntyy, kun erittäin johtamattomia rakeita käsitellään yhdessä hienojakoisen jauheen kanssa, joka muodostaa pölypilven, jonka minimisyttymisenergia on alhainen.

33 Salamapurkaus Tapahtuu hyvin suurissa pölypilvissä (esim. tulivuorenpurkaukset), kun varautuneiden hiukkasten aiheuttama sähkökentän voimakkuus on suuri. Ei ole havaittu teollisessa toiminnassa mahdollisten pölypilvien yhteydessä. Vapautuvat energiamäärät ovat suuria. Salamapurkauksia voi esiintyä pölypilvissä tai pölypilvestä maahan, kun varautuneiden hiukkasten aiheuttama kentänvoimakkuus on riittävän suuri. Salamapurkauksissa vapautuvat energiamäärät ovat suuria, mutta salamapurkauksia ei ole havaittu sen kokoisissa pölypilvissä, joita teollisessa toiminnassa esiintyy. Salamapurkauksia on havaittu suurissa tuhkapilvissä tulivuorenpurkausten yhteydessä.

34 Eri purkausmuodoissa vapautuvan energian määrä
mJ 105 104 103 102 10 Koronapurkaus 1 Eri purkausmuotojen energiasisältö vaihtelee. Mitä suurempi on purkauksessa vapautuvan energian määrä, sitä useampia kaasu-ilma-seoksia ( ja mahdollisesti myös pöly-ilma seoksia) purkaus kykenee sytyttämään. Eri purkausmuotojen energiasisällön lähteenä on käytetty julkaisua Static electricity, ignition hazards and protection measures. ISSA Prevention Series 2017 (E) Huiskupurkaus Kipinäpurkaus Kekopurkaus Liukupurkaus 10-1 10-2 Purkausmuoto hakemistoon

35 5. Hallitsemattoman purkautumisen seuraukset

36 Staattisesta sähköstä aiheutuvat vaarat ja haitat
Herkästi syttyvien kaasujen, höyryjen tai jauheiden syttyminen. Prosessi- tai mittalaitteiden elektroniikka- komponenttien häiriintyminen. Prosessien toimintahäiriöt ja käytettävyyden heikkeneminen. "Sähköiskun" aiheuttamasta säikähtämisestä aiheutuvat vahingot ja tapaturmat (putoamiset, horjahtamiset). Vakavimman vaaran staattisen sähkön hallitsemattomat purkaukset voivat aiheuttaa kohteissa, joissa käsitellään herkästi syttyviä kaasuja, nesteitä tai jauheita. Purkauksessa vapautuva energiamäärä voi aiheuttaa syttyvien kaasu-ilma- tai pöly-ilma seosten syttymisen. Syttymis- ja räjähdysvaaran lisäksi staattinen sähkö voi aiheuttaa ongelmia prosessien toiminnassa. Esimerkkejä toimintahäiriöistä tai käytettävyyden heikentymisestä ovat staattisen varautumisen aiheuttama pölyyntyminen, tukkeutuminen, pintojen likaantuminen, tarttuminen jne. Mitta- ja säätölaitteiden herkät elektroniikkakomponentit voivat vioittua staattisen sähköpurkauksen seurauksena. Suoranaisia henkilövahinkoja staattisen sähkön purkaukset eivät aiheuta, koska ne ovat energiasisällöltään kuitenkin hyvin pieniä. Purkaus voi kuitenkin aiheuttaa henkilön säikähtämisen ja refleksiliikkeen, joka voi johtaa loukkaantumiseen tai putoamiseen. Staattisen sähkön muodostuminen, kertyminen ja hallitsematon purkautuminen ei aina aiheuta vaaraa tai haittaa. Staattisen sähkön esiintymisen lisäksi myös vaaratilanteen muiden edellytysten on oltava olemassa.

37 Tulipalo Palavan kaasun, höyryn tai hienojakoisen jauheen ja ilman seos voi syttyä, jos palavan aineen ja ilman muodostaman seoksen pitoisuus on aineelle ominaisten syttymis- rajojen sisällä. Tulipalon perusedellytyksenä on seuraavien tekijöiden samanaikainen esiintyminen: palava aine (kiinteä, neste, kaasu, pöly) palamiseen tarvittava hapettava aine (yleensä ilma) syttymiseen tarvittava energia (lämpö, kipinä jne.) häiriintymätön ketjureaktio. Palavan kaasun, höyryn tai pölyn ja ilman muodostama seos voi syttyä, mikäli palavan aineen ja ilman (hapen) muodostaman seoksen pitoisuus on palavalle aineelle ominaisten syttymisrajojen sisäpuolella. Liian laiha tai liian rikas seos ei syty. Useimmilla hiilivety-ilma -seoksilla syttymisalue on standardiolosuhteissa 1-15 tilavuusprosentin välillä. Aineet, joilla on laaja syttymisalue (esimerkiksi vety) ovat erityisen vaarallisia. Staattisen sähkön purkaus voi toimia sytytyslähteenä, jos purkauksessa vapautuva energia ylittää syttyvän seoksen minimisyttymisenergian (MIE). Kuvassa on syttyvän aineen ja ilman muodostaman seoksen pitoisuuden ja syttymiseen tarvittavan energian välinen riippuvuus. Syttyminen on mahdollista vain syttymisalueella, syttymisrajojen sisäpuolella. Minimisytymisenergia on aineen ja ilman muodostaman herkimmin syttyvän seossuhteen syttymisenergia.

38 Minimisyttymisenergia (MIE)
Ilmoitetaan kyseessä olevan aineen ja ilman muodostaman herkimmin syttyvän seos- suhteen syttymisenergiana. Käytännössä arvo on yleensä korkeampi kuin mittauksella saatu MIE-arvo. Mitatut arvot toimivat ohjearvoina siitä, miten helposti aineet voivat syttyä staattisen sähkön purkauksista. Standardiolosuhteissa kaasujen ja höyryjen MIE-arvot ovat 0.01 mJ - 0,3 mJ. Pölyillä arvot ovat alle 1 mJ:sta yli 10 mJ:een. Tiedot minimisyttymisenergiasta toimivat ohjearvoina siitä, miten helposti kaasu-ilma (höyry-ilma) seokset voivat syttyä staattisen sähkön purkauksesta (vai eikö tätä vaaraa ole ollenkaan). Käytännössä minimisyttymisenergiat ovat yleensä korkeampia kuin mittauksilla saadut arvot. Mittaustilanteessa kipinä muodostetaan laitteella, jossa elektrodin muoto ja kärkiväli ovat optimaaliset, toisin kuin käytännössä. Normaaliolosuhteissa esimerkiksi vedyn ja rikkihiilen MIE on luokkaa 0,01 mJ, metaanin, propaanin ja dietyylieetterin MIE on luokkaa 0,2 mJ ja asetonin noin 1 mJ. Olosuhteet vaikuttavat minimisyttymisenergian suuruuteen: kaasuilla mm. lämpötila, paine, happipitoisuus, kosteus ja jauheilla myös hiukkaskoko, hiukkaskokojakauma, turbulenssi. Hybridiseosten (palavan pölyn ja ilman seos sisältää myös palavaa kaasua) syttymisvaara on huomattavasti suurempi kuin pelkän jauheen (vaikka kaasun pitoisuus on alle alemman syttymisrajan).

39 Staattisen sähkön purkausmuotojen vaarallisuus
Minimisyttymis- energia (mJ) Energia (mJ) 1 10 10-2 102 104 105 103 10-1 1 10 10-2 102 104 105 103 10-1 Ammoniakki Pölyt Isopropyyliamini Asetoni Hienojakoinen pöly Kaasut, höyryt Kuvassa on verrattu staattisen sähkön eri purkausmuotojen energiasisältöä kaasu-ilma ja pöly-ilma seosten minimisyttymisenergioihin. Mitä suurempi on purkauksessa vapautuva energiamäärä, sitä useampien syttyvien aineiden seoksia staattisen sähkön hallitsematon purkaus (tällä purkausmuodolla) voi sytyttää. Metaani Propaani Erittäin hieno- jakoinen pöly Koronapurkaus Huiskupurkaus Kekopurkaus Kipinäpurkaus Liukupurkaus Vety, rikkihiili, asetyleeni Syttyvä seos Purkausmuoto

40 Staattisen sähkön purkaus syttymislähteenä
Varauksella on riittävä potentiaali purkauksen synnyttämiseksi. Purkauksessa vapautuva energia ylittää syttyvän seoksen minimisyttymisenergian. Purkaus tapahtuu syttymiskelpoisessa seoksessa, jos palavan aineen ja ilman muodostama seos on syttymisrajojen sisäpuolella. Staattisen sähkö purkaus voi toimia syttymislähteenä, jos varauksella on riittävä potentiaali purkauksen synnyttämiseksi purkauksen energia on riittävän suuri eli kaasu- tai pölyseoksen minimisyttymisenergia on pienempi kuin staattisen sähkön purkauksessa vapautuva energia purkaus tapahtuu räjähdyskelpoisessa seoksessa: kaasun tai pölyn konsentraatio on syttymisrajojen sisällä, pilven happipitoisuus on riittävän suuri ja kipinälähde on kontaktissa kaasun tai pölyn kanssa. Pölyn kohdalla edellytyksenä on lisäksi, että pöly on ilmassa leijuvaa ja että partikkelikokojakauma on sellainen, että pöly syttyy. Prosessiteollisuudessa on useita muita (ilmeisempiä ja myös merkitykseltään suurempia) syttymislähteitä: tulityöt, kuumat pinnat, valokaari, lämpöä tuottavat reaktiot jne. Staattisen sähkön purkauksen merkitystä mahdollisena sytytyslähteenä on vaikea arvioida, koska se on nopea sekä vaikeasti ennakoitava ja havaittava.

41 Räjähdys (1) Äkillinen energian vapautuminen, johon liittyy aineen nopea laajeneminen. Kemiallisessa räjähdyksessä tapahtuu nopea reaktio, jossa muodostuu kuumia kaasumaisia reaktiotuotteita. Humahduksessa reaktio käynnistyy paikallisen kuumennuksen seurauksena ja etenee seoksessa ohuena reaktiovyöhykkeenä. Kaasuseokset, ilmassa leijuvat pisarat ja pölyt palavat yleensä humahtamalla. Räjähdys tarkoittaa äkillistä energian vapautumista, johon liittyy aineen nopea laajeneminen. Laajenemisen ollessa riittävän nopea, se synnyttää ilmassa ( vedessä, maassa tai rakenteessa) etenevän paineaallon. Kemiallinen räjähdys on seuraus äkillisestä kemiallisesta reaktiosta, jossa muodostuu kuumia kaasumaisia reaktiotuotteita. Fysikaalinen räjähdys on seurausta äkillisestä fysikaalisesta ilmiöstä. Esimerkiksi suuri paineen nousu säiliössä voi aiheuttaa sen repeytymisen. Räjähdyksen tapahtuminen vaatii, että palava aine ja happi ovat hyvin sekottuneita ennen syttymistä. Tällöin palamisreaktio tapahtuu hyvin nopeasti. Humahduksessa reaktio käynnistyy paikallisen kuumennuksen seurauksena ja etenee seoksessa ohuena reaktiovyöhykkeenä. Kaasuseokset, ilmassa leijuvat pisarat ja pölyt palavat yleensä humahtamalla. Sisätiloissa humahtaen palava kaasuseos täyttää tilan. Kun kaasupilvi ei pääse vapaasti laajenemaan, aiheutuu paineen nousu, jolloin rakenteet pettävät ja päästävät kaasuseoksen purkautumaan ulos.

42 Räjähdys (2) Kiinteiden palavien aineiden jauheet ja pölyt voivat muodostaa räjähtävän seoksen, jos ne muodostavat hienojakoisen pölypilven ilmaan. Räjähdyskelpoinen pölyseos voi syntyä esimerkiksi hienojakoisessa turve-, vilja-, muovi tai metallipölystä. Pölyhiukkasten pieni partikkelikoko (alle 5 mm) mahdollistaa hyvän sekoittumisen ilmaan, helpon syttymisen, tehokkaan hapettumisen ja lämmönsiirron. Kiinteiden palavien aineiden esim. polttoaineiden (hiili, puu, turve), viljan, rehujen, muovien ja metallien hienojakoiset jauheet ja pölyt voivat muodostaa räjähtävän seoksen ollessaan jakaantuneena hienona pölypilvenä ilmaan. Pölyräjähdysvaara on suurin pölyn ollessa hienojakoista (< 0,5 mm). Suuri pinta-ala mahdollistaa tehokkaan hapettumisen ja lämmönsiirron. Hienojakoinen pöly sekoittuu helpommin, pysyy pölypilvenä helpommin ja myös syttyy helpommin. Pölyn partikkelikoolla on vaikutusta sekä minimisyttymisenergiaan että minimiräjähdyskonsentraatioon. Käsiteltäessä syttyviä pölyjä korotetussa lämpötilassa voi minimi-syttymisenergia olla pienempi kuin normaaliolosuhteissa määritetty minimisyttymisenergia. Lisäksi hybridiseokset (jauhe tai pöly yhdessä palavan kaasun tai höyryn kanssa) ovat huomattavasti herkempiä syttymään kuin vastaavat jauhe-ilma seokset.

43 Sähköisku Ihmisen kannalta staattisen sähkön purkauksessa vapautuva energiamäärä on pieni. Se ei sinällään aiheuta vaaraa. Yllättävyytensä takia staattisesta sähköstä johtuva sähköisku koetaan epämiellyttävänä. Sen aiheuttama refleksiliike voi olla syy horjahtamiseen, putoamiseen tai muuhun tapaturmaan. Staattisen sähkön purkaukset eivät yleensä suoraan aiheuta haittaa ihmiselle, koska staattisen sähkön purkausten energiasisältö on ihmisen kannalta pieni. Staattisen sähkön purkautumisesta aiheutuva sähköisku on kuitenkin epämiellyttävän tuntuinen ja odottamattomuutensa takia se voi aiheuttaa refleksiliikkeen, jonka seurauksena voi olla loukkaantuminen esim. putoamisesta tai horjahtamisesta johtuen. Ihmisen pääasialliset varautumismekanismit liittyvät kävelemisen ja vaatetuksen vaikutuksesta tapahtuvaan varautumiseen. Maasta eristetty ihminen varautuu ja säilyttää helposti staattisen sähkön varauksen. Eristys maasta voi johtua siitä, että lattianpäällyste tai henkilöiden kenkien pohjat on tehty johtamattomasta aineesta. Varsin monet toiminnat aiheuttavat ihmisen varautumisen ja seuraavat ovat vain esimerkkejä: kävely lattialla, tuolista nouseminen vaatteiden riisuminen, muovimateriaalin käsittely, varautuneen aineen kaato astiaan tai astiasta, seisominen voimakkaasti varautuneen esineen (esim. hihnan) lähellä.

44 Tuotantohäiriöt Aineiden ja materiaalien varautuminen voi aiheuttaa esimerkiksi paperiteollisuudessa ja muovituotteiden valmistuksessa tarttumista ja pölyn kerääntymistä pinnoille hienojakoisten materiaalien käsittelyssä flokkuloitumista ja tukoksia. Staattisen sähkön hallitsemattomat purkaukset voivat häiritä herkkiä mittauksia. Vaaratilanteiden (kaasujen, höyryjen, pölyjen syttyminen) lisäksi staattisen sähkön kertyminen voi aiheuttaa myös käytettävyysongelmia ja tuotantohäiriöitä. Elektroniikkateollisuudessa staattisen sähkön aiheuttamat häiriöt ovat hyvin tiedossa, mutta häiriöitä voi ilmetä myös esim. prosessiteollisuuden mittauksissa ja ohjauksissa. Paperiteollisuudessa sekä muovituotteiden ja muoviarkkien valmistuksessa staattinen sähkö aiheuttaa tarttumista ja myös pölyn kerääntymistä esim. kalvojen pinnalle. Hienojakoisten materiaalien käsittelyssä (jauhatus, kuljetus, pakkaus) staattisen sähkön kertyminen aiheuttaa flokkuloitumista ja tukoksia. Aloilla, joissa staattista sähköä muodostuu tuotantoa haittaavalla tavalla, siihen varaudutaan vaikuttamalla esim. prosessien nopeuteen ja ilman kosteuteen jne. Myös maadoituksilla ja ionisaattoreilla voidaan staattisen sähkön kertymistä estää. hakemistoon

45 6. Vaarojen tunnistaminen ja riskien arviointi

46 Staattisen sähkön aiheuttamien vaarojen tunnistaminen
Vaarojen tunnistaminen ja niihin liittyvien riskien arviointi on tärkeä osa riskienhallintaa. Näin on myös staattiseen sähköön liittyvien vaarojen osalta. Staattisen sähkön muodostuminen, kertyminen ja purkautuminen eivät aina aiheuta vaaraa tai ongelmia. Riskin arvioimiseksi on selvitettävä, missä tilanteissa ja olosuhteissa vaaratilanteen muutkin edellytykset ovat olemassa. Turvallisuustasoltaan hyvissä yrityksissä toimintaan liittyvien vaarojen tunnistaminen on jatkuvaa ja säännöllistä toimintaa. Myös staattisesta sähköstä aiheutuvat vaarat ja ongelmat pitää tunnistaa ennen kuin ne aiheuttavat haitallisia seurauksia. Vaarojen tunnistaminen ja niihin liittyvän riskin arviointi on oleellinen osa riskien hallintaa. Vain tunnistettuja riskejä voidaan hallita. Staattisen sähkön muodostuminen, kertyminen ja purkautuminen ei aina aiheuta vaara- tai ongelmatilanteita. Vaaratilanteen muidenkin edellytysten on oltava samanaikaisesti voimassa. Riskin arvioimiseksi on selvitettävä missä tilanteissa ja olosuhteissa staattisen sähkön purkaus ja esim. syttymiskelpoinen kaasu-ilmaseos voivat esiintyä samanaikaisesti. Staattisen sähkön kerääntymisestä ja purkautumisesta johtuvia vaaroja voidaan tunnistaa mm. suorittamalla mittauksia. Laitoksen tai prosessin suunnitteluvaiheessa ei kuitenkaan vielä ole mitään mitä mitata ja käyvällä tehtaalla mittaukset eivät aina ole turvallisuussyistä mahdollisia. Jotkut tilanteet ovat selkeitä ja turvallinen ratkaisu on löydettävissä turvautumalla aikaisempiin käyttökokemuksiin tai kirjallisuustietoon. Jäljelle jäävissä tapauksissa hyvä vaihtoehto vaarojen tunnistamiseen on riskianalyysien käyttö.

47 Kirjallisuudesta saatavat tiedot
Tietoja turvallisiksi ja toimiviksi todetuista teknisistä ja toimintatapoihin liittyvistä ratkaisuista löytyy staattisen sähkön hallintaa käsittelevistä standardeista. Aineiden ja materiaalien ominaisuuksista (johtokyky, syttymisalue, minimisyttymis- energia jne.) löytyy tietoja käsikirjoista ja sähköisistä tietopankeista. Tiedot aineominaisuuksista on useimmiten ilmoitettu standardiolosuhteissa, jolloin niiden käyttökelpoisuus prosessiolosuhteissa ei aina ole hyvä. Hyviksi ja turvallisiksi todettuja teknisiä ja toimintatapoihin liittyviä ratkaisuja löytyy erilaisista staattiseen sähköön ja sen hallintaan liittyvistä oppaista ja standardeista. Katso esimerkiksi SFS-käsikirja 150 (Koneturvallisuus. ohjeita ja suosituksia staattisen sähkön aiheuttaman räjähdysvaaran välttämiseksi). Muuta kirjallisuudesta tai sähköisistä tietopankeista saatavaa tietoa ovat esim. tiedot aineiden ja materiaalien ominaisuuksista. Nämä ovat tarpeellisia, koska staattisen sähkön kertyminen ja hallitsematon purkautuminen riippuvat hyvin voimakkaasti esimerkiksi laitteistojen rakennemateriaalien ja käsiteltävien prosessiaineidenkin sähkönjohtokyvystä. Myös hallitsemattoman purkauksen aiheuttama vaara riippuu siitä, millaisia aineita ja aineseoksia purkauskohdan lähellä esiintyy. Merkitystä on esimerkiksi kaasuseosten syttymisalueen laajuudella, minimisyttymisenergialla, pölyjen hiukkaskokojakautumalla ja mahdollisten hybridiseosten esiintymisellä. Kirjallisuudesta saadut aineominaisuustiedot ovat yleensä standardiolosuhteita (paine, lämpötila, kosteus) vastaavia tietoja. Niiden käyttökelpoisuutta rajoittaa se, että prosessiteollisuudessa käytetyt olosuhteet monesti poikkeavat huomattavasti standardi-olosuhteista. Ongelmaksi muodostuu, ettei löydy riittävästi tietoa, miten sähköiset (esim. sähkönjohtokykyyn liittyvät) ja kemialliset (esim. syttymisherkkyyteen liittyvät) aineominaisuudet muuttuvat olosuhteiden (paine, lämpötila, happipitoisuus, suhteellinen kosteus, jne.) funktiona.

48 Kokeellinen tiedonhankinta (1)
Kirjallisuustiedon puuttuessa kokeellinen tiedonhankinta voi olla ainoa tapa esimerkiksi aineominaisuuksien tai varautumisen selvittämiseksi. Laboratorio-olosuhteissa tehtävät mittaukset eivät aina anna prosessiolosuhteita vastaavia tuloksia. Staattiseen sähköön liittyvien suureiden mittaamisen lisäksi on prosessista saatava myös virtaus-, pitoisuus- ja olosuhdetietoja. Kirjallisuudesta saatavan tiedon puuttuessa voi kokeellinen tiedon-hankinta olla ainoa tapa esimerkiksi staattiseen sähköön liittyvien aineominaisuuksien tai varautumisen selvittämiseksi. Mittausten suhteen on muistettava, että todellisissa prosessi-olosuhteissa tehtävät mittaukset antavat prosessista oikeamman kuvan kuin laboratorio-olosuhteissa tehtävät mittaukset. Staattisen sähkön mittaaminen kenttäolosuhteissa voi olla hyvin hankalaa jatkuvissa prosesseissa, joissa kemikaalien virtaus-nopeudet ovat suuria ja joissa esiintyy eri faaseja. Tärkeimpiä mitattavia suureita ovat jännite, sähkökentän voimakkuus, sähkövaraus, virta ja sähkönjohtavuus, sekä maadoitusresistanssi. Käytännön mittauksia hankaloittaa myös se, että pelkästään staattisen sähköön liittyvien suureiden mittaaminen ei riitä. Mittauksia pitää täydentää mm. erilaisilla virtaus-, pitoisuus- ja olosuhdemittauksilla. Käytössä olevista prosesseista kertyy käyttökokemustietoa myös staattisen varautumisen ja siitä aiheutuvien ongelmien suhteen. Näiden tietojen avulla voidaan kiinnittää huomiota vaaraa aiheuttaviin kohtiin. Riskien hallinnan kannalta tehokkaampaa olisi kuitenkin löytää vaaraa aiheuttavat kohdat ennen kuin ongelmia käytännössä ilmenee.

49 Kokeellinen tiedonhankinta (2)
Esimerkkinä kokeellisista mittauksista voi mainita standardissa IEC "Electrical apparatus for explosive gas atmospheres" esitetty menetelmä (kohta 26.14), jolla mitataan materiaalin kykyä varastoida ja purkaa sähkövarauksia. Tärkeimpiä mitattavia sähköstaattisia suureita ovat jännite, sähkökentän voimakkuus, sähkövaraus, sähkövirta ja sähkönjohtavuus, sekä maadoitusresistanssi. Perusmittaukset, kuten maadoitusresistanssi- ja sähkönjohtavuus -mittaukset on standardoitu. Usein vaaran arvioimiseksi on hyödyllistä käyttää sellaista menetelmää, joka matkii mahdollisimman hyvin todellista vaara-tilannetta (lukuunottamatta vaarallisia olosuhteita, kuten syttymisherkän kaasuseoksen läsnäoloa). Tällaiset menetelmät eivät aina ole standardoituja yleismenetelmiä. Staattisen sähkön purkauksen ja siihen liittyvien suureiden mittaaminen ilman syttymisherkän seoksen läsnäoloa on yksi esimerkki kokeellisesta tiedon hankinnasta vaaran arvioimiseksi tavalla, joka matkii turvallisesti todellista vaaratilannetta. Tällaisen mittauksen voi tehdä standardissa IEC "Electrical apparatus for explosive gas atmospheres" esitetyllä menetelmällä (kohta 26.14) tai tämän menetelmän jollain muunnelmalla, missä on huomioitu kulloisenkin vaaratilanteen erityispiirteet.

50 Riskianalyysit Riskianalyysin tavoitteena on
tunnistaa onnettomuus- ja häiriömahdolli-suuksia ja niiden syitä arvioida seurausten vakavuutta etsiä parannusvaihtoehtoja. Teollisuudessa tavallisimmin käytetyt riski- analyysimenetelmät eivät riittävän yksityis- kohtaisesti ota huomioon staattisen sähkön aiheuttamia vaaroja. Staattiseen sähköön liittyvien vaarojen tunnistamiseen on kehitetty oma riski- analyysimenetelmä STARA. Riskianalyysillä tarkoitetaan järjestelmällistä selvitystä, jonka tavoitteena on löytää teknisistä laitteista, ihmisen toiminnasta sekä ympäristöolosuhteista onnettomuuden, tapaturman tai häiriön synnyn mahdollistavat tekijät arvioida näistä aiheutuvien seurausten vakavuus etsiä toimivia ja toteuttamiskelpoisia parannusvaihtoehtoja. Vaikka staattiseen sähköön liittyviä vaaroja on mahdollista tarkastella prosessiteollisuuden tavallisesti käyttämien riskianalyysimenetelmien avulla, eivät ne riittävällä tavalla tue staattisen sähkön ja sen aiheuttamien ongelmien tunnistamista. Usein päädytään toteamukseen, että syttymiskelpoinen seos voi syttyä ”kipinästä”. Staattinen sähkö ja sen muodostumisen perussyyt jäävät helposti ilmeisempien ja tutumpien vaaratekijöiden varjoon. Staattisen sähkön aiheuttamien vaarojen tunnistamiseen on kehitetty oma analyysimenetelmä STARA (Staattisen sähkön riskianalyysimenetelmä). Menetelmää ja sen käyttöä on kuvattu Chemas Oy:n julkaisussa Staattisen sähkön riskit prosessiteollisuudessa (2003).

51 Staattisen sähkön riskianalyysi (STARA)
STARA-analyysin avulla voidaan staattiseen sähköön liittyviä vaaratekijöitä tarkastella sekä prosessien käyttö- että suunnitteluvaiheissa. STARA-analyysissä otetaan laajasti huomioon aineet, laitteistot, laitteet, henkilöt, pakkaukset jne, joilla voi olla vaikutusta staattisen sähkön kertymiseen ja hallitsemattomaan purkautu- miseen joko toiminnan normaalitilanteissa tai erilaisissa poikkeustilanteissa. STARAn vahvuutena on keskittyminen staattiseen sähköön. Sen avulla voidaan staattiseen sähköön liittyviä vaaratekijöitä tarkastella järjestelmällisemmin kuin muilla tunnetuilla riskianalyysimenetelmillä niin prosessien käyttö- kuin suunnitteluvaiheissakin. Hyvässä STARA-analyysissä otetaan huomioon kaikki ne aineet, pakkaukset, tuotantolaitteet, siirrettävät laitteistot sekä henkilöt, joilla tarkasteltavan toiminnan aikana voi olla vaikutusta staattisen sähkön kertymiseen ja hallitsemattomaan purkautumiseen joko toiminnan normaali- tai poikkeustilanteissa. Suoraan tiettyyn tuotantoprosessiin tai -laitteeseen liittyvien staattisen sähkön lähteiden miettiminen ei yksistään riitä. Useimmiten on otettava huomioon muukin tarkasteltavan kohteen läheisyydessä tapahtuva toiminta (rinnakkaistoiminnot) ja myös kaikki sellainen toiminta ja tapahtumat, jotka voivat aiheuttaa varautuneen aineen tai kappaleen joutumisen tarkasteltavalle alueelle. Tarkasteltavia tilanteita ovat Kaikki toiminnot ja turvatoimet toimivat normaalisti Normaalit toiminnot, mutta turvatoimissa on poikkeavuuksia Poikkeavat toiminnot, mutta turvatoimet toimivat suunnitellusti Poikkeamia on sekä toiminnoissa että turvatoimissa.

52 STARA-analyysi Tavoite Tarkasteltava kohde Tulokset
tunnistaa prosessista kohdat ja vaiheet, joissa staattisen varauksen syntyminen, kertyminen ja hallitsematon purkautuminen ovat mahdollisia. Tarkasteltava kohde koko laitos tai sen osa, jossa staattisen sähkön purkautumismahdollisuuden lisäksi muut edellytykset vaaratilanteelle (tulipalolle, räjähdykselle) voivat olla olemassa. Tulokset tieto kohteista, joissa varauksen purkau-tuminen voi aiheuttaa vaara- tai häiriötilanteita. Staattiseen sähköön liittyvää tietoa voidaan suunnitteluvaiheessa käyttää hyväksi materiaalien valinnassa ja prosessin mitoituksessa. Tehtaan käyttö- ja kunnossapitohenkilökunnalle puolestaan on tärkeää saada päätöksenteon kannalta riittävästi tietoa staattisen sähkön esiintymisestä myös tilanteissa, joissa prosessi- ja laitoskohtaisia mittaustuloksia ei ole käytettävissä. hakemistoon

53 7. Työntekijän toiminnan vaikutukset

54 Suojautuminen staattiselta sähköltä eri teollisuuden aloilla
Kiinnitettävä huomiota erilaisissa työympäristöissä toimivan henkilön suojautumiseen. Suojaustarve vaihtelee eri teollisuuden aloilla. Staattisen sähkön purkaukset eivät yleensä aiheuta suoraa vaaraa työntekijöille. Hallitsematon purkaus voi aiheuttaa räjähdyksen käsiteltäessä syttyviä aineita. Ihminen aiheuttaa toiminnallaan ison osan ESD-ongelmista (Electro Static Discharge) erilaisissa työtehtävissä ja työympäristöissä käytännön tilanteissa. Staattisen sähkön hallitsemiseksi on kiinnitettävä huomiota erilaisissa työympäristöissä toimivan henkilön ja työympäristön kokonaisvaltaiseen ja luotettavaan suojaamiseen. Käytettävät suojausmenetelmät määräytyvät tilanteen ja vallitsevien olosuhteiden mukaan. Eri teollisuuden aloilla kiinnitetään suojauksessa huomiota eri seikkoihin. Elektroniikkateollisuudessa pääsääntöisesti suojataan tuotetta esimerkiksi herkkiä komponentteja vikaantumiselta. Kemian- ja lääketeollisuudessa myös ihmisen suojaaminen on tärkeää. Esimerkiksi lääkkeiden valmistusprosessissa työntekijän suojaamisen kannalta yksi tärkeä valintakriteereistä voi olla sähkönjohtavuus, sillä pölyhiukkanen kiinnittyy helpommin varautuneeseen pintaan ja lääkeainepöly voi sitä kautta kulkeutua myös materiaalin läpi ihmisen iholle. Prosessiteollisuudessa eivät staattisen sähkön purkaukset yleensä suoraan aiheuta fyysisiä vammoja työntekijöille, sillä purkausten sisältämä energiamäärä on pieni. Purkaus voi kuitenkin aiheuttaa henkilön säikähtämäisen ja refleksiliikkeen, joka voi johtaa esimerkiksi putoamiseen tai itsensä loukkaamiseen liikkuvan koneen osiin. Pahimmillaan staattisen sähkön hallitsematon purkaus voi aiheuttaa räjähdyksen käsiteltäessä syttyviä nesteitä, kaasuja, pölyjä tai varsinaisia räjähdysaineita.

55 Staattinen sähkö työskentelyssä
Ihminen varautuu helposti erilaisen toiminnan vaikutuksesta, esim. lattialla käveleminen tuolista nouseminen vaatteiden riisuminen muovimateriaalin käsitteleminen. Johtavaa esinettä koskettaessaan varautunut henkilö voi aiheuttaa kipinän, joka voi sytyttää herkästi syttyviä aineita. Herkkiä elektroniikkalaitteita käsiteltäessä staattisen sähkön purkaus voi vaurioittaa laitteen. Maasta eristetty ihminen varautuu ja säilyttää helposti staattisen sähkön varauksen. Eristys maasta voi johtua siitä, että lattianpäällyste tai henkilön kenkien pohjat on tehty johtamattomasta aineesta. Varsin monet toiminnat aiheuttavat ihmisen varautumisen ja seuraavat ovat vain esimerkkejä: kävely lattialla, tuolista nouseminen vaatteiden riisuminen, muovimateriaalin käsittely, varautuneen aineen kaato astiaan tai astiasta, seisominen voimakkaasti varautuneen esineen (esim. hihnan) lähellä. Koskettaessaan johtavaa esinettä (esim. oven kahvaa, kaidetta, metalliastiaa tai metalliastian metallista kantta) varautunut työntekijä voi aiheuttaa kipinän kosketuskohdassa. Nämä kipinät, joita henkilö ei aina edes näe, kuule tai tunne, voivat aiheuttaa syttymisen. Kipinät työntekijästä voivat sytyttää kaasuja, höyryjä ja jopa herkimpiä pölyjä. (SFS-käsikirja 150) Välillisesti staattisesta sähköstä voi olla vaaraa ja haittaa tuotannolle käytettäessä nykyaikaisia elektroniikkalaitteita, sillä staattisen sähkön purkaukset voivat aiheuttaa virheitä laitteiden toimintaan.

56 Työntekijän toiminta Henkilöiden varautumista voidaan vähentää ja hallita johtavalla tai staattista sähköä poistavalla lattialla staattista sähköä poistavilla jalkineilla vähän varautuvilla vaatteilla. Työntekijä voi omalla toiminnallaan välttää riskitekijöitä ottamalla huomioon esim. oman maadoittumisensa. Ohjeistus ja työntekijöiden motivointi auttavat hallitsemaan staattisesta sähköstä aiheutuvia haittoja. On hyvin tärkeää estää niiden henkilöiden varautuminen, jotka työskentelevät paikoissa, joissa voi esiintyä syttyviä seoksia. Tämä voidaan parhaiten aikaansaada johtavilla tai staattista sähköä poistavilla lattioilla ja varmistamalla, että henkilöillä on staattista sähköä poistavat jalkineet. (SFS-käsikirja 150) Vaatetuksen aiheuttamaa työntekijän varautumista ei pystytä täysin estämään, mutta sitä voidaan vähentää ja sen aiheuttamia haittoja voidaan ehkäistä. Käytettäessä staattista sähköä poistavia vaatteita ja/tai heikosti varautuvia (antistaattisia) vaatteita työntekijän varautuminen on vähäistä ja lisäksi muodostuneet varaukset pääsevät liikkumaan ja siirtymään helposti maadoitukseen, jos edellä kuvattu maadoitusreitti on kunnossa. Työntekijän olisi suositeltavaa huomioida staattisen sähkön aiheuttamat riskitekijät toiminnassaan ja pyrkiä välttämään mahdollisten purkausten muodostumista. Työntekijä voi omalla toiminnallaan välttää näitä riskitekijöitä mm. huomioimalla oma maadoittumisensa esimerkiksi suoraan rannekkeen välityksellä maapotentiaaliin tai epäsuorasti johtavien jalkineiden ja johtavan lattian kautta. Räjähdysvaarallisessa tilassa oltaessa työntekijän tulisi tietää, että vaatetusta ei saisi riisua kyseisessä tilassa. Työnantajan olisi suositeltavaa pyrkiä motivoimaan henkilöstöä asiaan, jotta he oikealla toiminnallaan ymmärtäisivät ja pystyisivät omalla toiminnallaan hallitsemaan paremmin staattisesta sähköstä aiheutuvia haittoja. Työskentelyn ohjeistaminen ja työntekijöiden kouluttaminen ovat myös keinoja hallita staattisen sähkön haittavaikutuksia. hakemistoon

57 8. Työntekijän vaatetus

58 Henkilönsuojaus Työ- ja suojavaatetus koostuu alus-, väli- ja päällysvaatteista sekä jalkineista, käsineistä ja päähineistä. Työntekijän varautumisen minimoiminen työntekijän maadoittaminen joko puolijohtavien jalkineiden ja lattian ja/tai rannekkeen kautta sähköä johtava suojavaatetus työtuolit, työtasot ja lattiat. Työ- ja suojavaatetus on kokonaisuus, johon kuuluvat alus- väli- ja päällysvaatteet sekä jalkineet, käsineet ja päähineet. Sen valinnassa on aina otettava huomioon työn ja työympäristön vaatimukset. Vaatetuksen osia ovat mm. päällystakki, puolitakki, työpusero, housut, suojapuku, huppu, päähine ja käsineet. Työntekijän varautumista minimoitaessa on huomio kiinnitettävä työvaatteisiin, -käsineisiin ja -jalkineisiin sekä työtuoleihin, työtasoihin ja lattioihin. Ensisijaisesti tulee huomioida työntekijän maadoittaminen joko puolijohtavien jalkineiden ja lattian tai rannekkeen avulla. Sähköä johtavalla suojavaatetuksella pyritään vähentämään henkilön varautumista ja auttamaan kertyvien varauksien purkautumista hallitusti.

59 Vaatetus henkilönsuojaimena
Suojavaate suojaa terveyttä tai turvallisuutta uhkaavalta vaaralta terveyttä ja turvallisuutta koskevat vaatimukset direktiivissä tekniset vaatimukset EN-standardeissa CE-merkintä. Työvaatetus arki-, suoja- ja ammattivaatetus. Suojavaate Henkilönsuojaimiin kuuluva suojavaatetus suojaa terveyttä tai turvallisuutta uhkaavalta vaaralta ja on määräysten mukainen. Henkilönsuojaimien terveyttä ja turvallisuutta koskevat perusvaatimukset on annettu Valtioneuvoston päätöksessä 1406/93. Määräysten mukaisten suojavaatteiden tekniset vaatimukset ovat EN-standardeissa. Määräysten mukainen suojavaate varustetaan CE-merkinnällä. Henkilönsuojaimia koskevat direktiivit, jotka Suomessa on annettu valtioneuvoston päätöksinä (VNp): VNp henkilönsuojaimista 1406/93 (terveyttä ja turvallisuutta koskevat perusvaatimukset) VNp henkilönsuojainten valinnasta ja käytöstä työssä 1407/93. Ennen suojavaatteiden valintaa työnantajan on arvioitava työssä esiintyvät vaarat. Työvaate Työntekijän käyttöön on annettava erityinen työpuku, jos työn laatu tai työolot tekevät sellaisen välttämättömäksi tapaturmien tai sairastumisen vaaran vähentämiseksi (Työturvallisuuslaki 20 §). Työntekijän on käytettävä työssä sellaista vaatetusta, ettei siitä aiheudu tapaturmavaaraa (Työturvallisuuslaki 21 §). Lisätietoja henkilönsuojaimista kirjasesta "Henkilösuojainten valinta ja käyttö työpaikalla" ( Sosiaali- ja terveysministeriö, Tampere 2000).

60 Suojautuminen räjähdysvaarallisissa tiloissa
Tärkeää estää henkilöiden varautuminen työpaikoissa, joissa voi esiintyä syttyviä seoksia. ATEX- käyttö- ja olosuhdedirektiivi (1999/92/EY) räjähdysvaarallisten tilojen työntekijöiden suojelun minimivaatimukset henkilön maadoittaminen asianmukaiset työvaatteet, joista ei aiheudu staattisen sähkön purkauksia. Atex- käyttö ja olosuhdedirektiivissä (1999/92/EY) määritellään ne minimivaatimukset, jotka on otettava huomioon työntekijöiden suojelussa räjähdysvaarallisissa tiloissa. Syttymisvaaran estämiseksi on otettava huomioon staattinen sähkö. Työntekijöillä on oltava asianmukaiset työvaatteet, joista ei aiheudu staattisen sähkön purkauksia. Koskettaessaan johtavaa esinettä (esim. oven kahvaa, kaidetta, metalliastiaa) varautunut ihminen voi aiheuttaa kipinän kosketuskohdassa. Nämä kipinät, joita henkilö ei aina edes näe, kuule tai tunne, voivat aiheutta syttymisen. Kipinät ihmisestä voivat sytyttää kaasuja, höyryjä ja jopa herkimpiä pölyjä. (SFS-käsikirja 150) On hyvin tärkeää estää niiden henkilöiden varautuminen, jotka työskentelevät paikoissa, joissa voi esiintyä syttyviä seoksia. Tämä voidaan parhaiten aikaansaada johtavilla tai staattista sähköä poistavilla lattioilla ja varmistamalla, että henkilöllä on staattista sähköä poistavat jalkineet. (SFS-käsikirja 150) Huolimatta siitä, että nykyaikaiset vaatteet varautuvat helposti, ne eivät ole yleensä syttymisriski edellyttäen, että ihminen on maadoitettu asianmukaisten jalkineiden ja staattista sähköä poistavan lattian kautta. Kuitenkaan vaatteita ei saa riisua tiloissa, joissa voi olla räjähdyskelpoinen ilmaseos. (SFS-käsikirja 150) Tilaluokassa 0 ei saa käyttää johtamattomia vaatteita. (SFS-käsikirja 150)

61 Työ- ja suojavaatteiden yleisiä ominaisuuksia
Työ- ja suojavaatteissa voi olla monia erilaisia ominaisuuksia antibakteerisuus palosuojaus johtavuus lianhylkivyys jne. Yhdistettäessä monia eri suojaavuusominai- suuksia vaatteeseen joudutaan yleensä tekemään kompromisseja suojaustasojen suhteen. Markkinoilla on entistä teknisempiä materiaaleja ja vaatteita, jotka suojaavat kerralla useilta riskitekijöiltä. Mitä useampia erikoisominaisuuksia, viimeistyksiä työ- ja suojavaatemateriaaleilla on, sitä vähemmän vaatteiden lopullisista käyttöominaisuuksista tiedetään. Monta erikoisominaisuutta sisältävä suojavaatemateriaali on yleensä suojausominaisuuksiltaan ja -tasoiltaan kompromissi. Työ- ja suojavaatteissa voi olla mm. seuraavia ominaisuuksia: Antibakteerisuus Kutistumattomuus Palosuojaus Siliävyys Sähköistymättömyys Vanumattomuus Vedenhylkivyys Lianhylkivyys Näkyvyys Esimerkiksi kangas ja vaate voivat olla paloturvallisia, sähköstaattisesti vähän varautuvia, vettä- ja likaa hylkiviä sekä heijastavia. Työ- ja suojavaatteiden tulisi olla tarkoituksenmukaisia työhön liittyvien vaarojen ja tapaturmien torjuntaan ja määräysten mukaisia.

62 Suojautuminen teollisuustöissä
Tuuli, kosteus ja kylmyys kankaat, joiden sisäpinnassa on vedenpitävä hengittävä kalvo tai lyhytaikaiseen käyttöön tiivis kosteudelta suojaava materiaali hengittävät tuulelta suojaavat materiaalit tai mikrokuitukankaat. Kuumuusrasitukset palosuojattu tai paloturvallinen materiaali. Kemikaalit materiaalit, jotka eivät läpäise kemikaaleja. Sähköistyvyys heikosti varautuvat tai staattista sähköä johtavat materiaalit. Teollisuustöissä voidaan joutua suojautumaan monilta erilaisilta seikoilta: vedolta kuumuudelta kylmältä kosteudelta melulta ja tärinältä säteilyltä sähkövarauksilta ja -virralta palovaaralta kemikaaleilta (nestemäiset ja kaasumaiset) pölyiltä ja jauheilta viruksilta ja bakteereilta. Työssä ja työympäristössä esiintyvien altistusten laji, suuruus, kesto ja esiintymistiheys olisi hyvä olla tiedossa, kun arvioidaan työ- ja suojavaatteilta vaadittavia käyttöominaisuuksia. Useissa kemianteollisuuden töissä tarvitaan myös suojavaatetta tulta ja kuumuutta vastaan. Tällaisia töitä ovat mm. tulityöt (hitsaus, polttoleikkaus, kaasupolttimen käyttö), palontorjuntatyöt, valimotyöt, sähkötyöt, turvevoimalatyöt, työskentely herkästi syttyviä kemikaaleja, kaasuja tai niiden seoksia sisältävissä prosesseissa sekä työskentely herkästi syttyvien jauheiden tai pölyjen prosesseissa.

63 Staattiselta sähköltä suojaava työvaate
Materiaalit vaihtelevat käyttökohteesta ja suojautumisen kohteista riippuen. Elektroniikkateollisuudessa käytetään monesti polyesterimateriaalia, joka sisältää esim. johtavaa hiiltä tai metallia. Kemianteollisuudessa käytetään mm. heikosti varautuvia tai sähköä johtavia polyesteri- ja puuvillasekoitekankaita. Sähköä johtavien suoja-asujen materiaalit vaihtelevat käyttökohteesta riippuen. Eri käyttökohteissa suojaudutaan erilaisilta seikoilta ja työolosuhteet ovat erilaisia, joten siksi myös eri käyttökohteisiin on suunniteltu erilaisia suoja-asumateriaaleja. Elektroniikkateollisuudessa yleisesti käytössä on sähköä johtavaksi tehty polyesterimateriaali, joka sisältää esimerkiksi hiiltä tai metallia johtavana komponenttina. Kemianteollisuuden suojavaatteissa käytetään mm. sähköä johtavia polyesteri- ja puuvillasekoitekankaita. Katso lisätietoa: Miten suoja-asu johtaa sähköä? Yleisimmin käytetty paloturvallinen materiaali on palosuojattu puuvilla. Puuvillakangas ei kestä kulutusta kovin hyvin ja palosuojaus vielä heikentää kestävyyttä. Puuvillan ja polyesterin sekoitus on lujempi, eikä se kutistu yhtä paljon kuin pelkkä puuvilla. Palosuojaus tehdään puuvillaan vasta viimeistelyssä, joten hoito-ohjeen noudattaminen on tärkeää, ettei paloturvallisuus heikkene. Luonnostaan paloturvallisia ovat aramidi- ja villamateriaalit.

64 Lisätietoa: Miten suoja-asu johtaa sähköä?
Keinot kankaan käsittely antistaattiaineilla johtavien kuitujen lisäys kankaaseen kemiallinen viimeistys. Viimeistys ei yleensä säily pesuissa tai toimi riittävän hyvin alhaisissa ilmankosteuksissa. Tällä hetkellä yleisesti käytetään johtavia kuituja, esimerkiksi hiiltä tai metallia. Työvaatteiden sähkönjohtavuus Kun henkilön maadoitus on kunnossa joko jalkineiden tai rannekkeen avulla, voidaan ottaa käyttöön staattista sähköä purkavat työvaatteet ja käsineet. Henkilönsuojauksessa tavallisesti käytetyt tekstiilimateriaalit, erityisesti tekokuidut, eivät johda sähköä. Esimerkiksi työskenneltäessä ESD-herkkien osien läheisyydessä olisi staattisen sähkön hallitsemiseksi suositeltavaa käyttää staattista sähköä poistavaa ESD-vaatetusta. Staattisen sähkön muodostumista tekstiilimateriaaliin voidaan vähentää käsittelemällä kangas antistaattiaineilla, lisäämällä antistaattiaineita kuituihin tai lisäämällä kankaaseen johtavia kuituja. Kemiallisella viimeistyksellä saadaan materiaalin johtavuutta tilapäisesti paremmaksi tai vähennettyä varautuvuutta. Viimeistys ei yleensä säily pesuissa, vaan käsittely on uusittava pesujen jälkeen haluttujen ominaisuuksien säilyttämiseksi. Viimeistys ei kuitenkaan ole staattisen sähkön suojauksen kannalta riittävä alhaisissa ilman kosteuksissa. Katso: Toimitila- ja laitekysymykset. Tällä hetkellä ESD-vaatteen sähkönjohtavuus aikaansaadaan parhaiten johtavia kuituja käyttämällä. Johtavana komponenttina kuiduissa käytetään pääasiassa hiiltä tai metallia. Johtavuus perustuu tavallisesti kuidun pinnan johtavuuteen, jolloin materiaali on ns. pintajohtava. Kuidut voivat olla myös ydinjohtavia, jolloin ominaisuuksien todentaminen poikkeaa pintajohtavista materiaaleista. ESD-vaatetusta hankittaessa tulisikin huomioida, mihin materiaalin johtavuus perustuu ominaisuuksien mahdollisen jatkoseurannan toteuttamiseksi.

65 Jalkineet henkilönsuojaimena (1)
Varaukset purkautuvat hallitusti, kun ihminen maadoitetaan puolijohtavien jalkineiden ja lattian kautta. Antistaattinen eli heikosti varautuva jalkine. ESD-jalkine eli staattista sähköä purkava jalkine. Antistaattiset jalkineet antavat jonkinasteisen suojan sähköiskuja vastaan 250 V:iin asti käytetään esim. herkästi syttyviä aineita käsiteltäessä eivät suojaa ESD-herkkiä osia. Jalkineiden sähkönjohtavuus Ihminen on sähköiseltä luonteeltaan johtava, mutta liikkuessaan tavallisilla eristävillä jalkineilla kehoon voi kertyä suuriakin varauksia. Varaus ei pääse juurikaan purkautumaan ihmisestä muutoin kuin kosketuksesta johtavaan pintaan. Tällainen purkaus on yleensä äkkinäinen ja hallitsematon, mutta voi silti olla huomaamaton. Kun ihminen maadoitetaan esim. puolijohtavien jalkineiden ja lattian kautta, kehoon syntyvät ja tulevat varaukset purkautuvat hallitusti. Henkilö voidaan siis maadoittaa käyttämällä puolijohtavia jalkineita ja lattiaa. Puolijohtavat jalkineet ovat joko antistaattisia eli heikosti varautuvia tai ESD-jalkineita eli staattista sähköä purkavia. Antistaattisia jalkineita voidaan käyttää, kun halutaan pienentää sähköstaattisten iskujen vaaraa. Antistaattisia jalkineita voidaan käyttää alueilla, joissa voi olla riski saada sähköisku jostakin sähkölaitteesta tai jännitteisestä osasta. Ne antavat jonkinasteisen suojan sähköiskuja vastaan 250 V:iin asti. Antistaattiset jalkineet on suunniteltu käytettäväksi työtehtävissä, joissa halutaan välttyä kipinäsyttymisiltä, esim. herkästi syttyviä aineita käsiteltäessä. Antistaattiset jalkineet eivät kuitenkaan anna riittävää suojaa ESD-herkille osille. (EN 345)

66 Jalkineet henkilönsuojaimena (2)
ESD-jalkineet henkilöön syntyvät varaukset purkautuvat kontrolloidusti suojaavat ESD-herkkiä osia sähköstaattisilta purkauksilta huomioitava sähkötyöturvallisuus 105 W < R < 108 W. Johtavat jalkineet käytetään erityistiloissa voidaan käyttää vain, jos sähkölaitteesta saatava sähköiskuvaara on poistettu eivät sovellu yleiskäyttöön R < 105 W. ESD-jalkineet eli staattista sähköä purkavat jalkineet ovat tarkoitettu käytettäväksi silloin, kun halutaan purkaa henkilöön syntyvät varaukset mahdollisimman nopeasti ja kontrolloidusti maahan. ESD-jalkineita käytettäessä tulee huomioida sähkötyöturvallisuus-määräykset, sillä ESD-jalkineet eivät ole riittävä suoja hengenvaarallisia sähköiskuja vastaan. ESD-jalkineet suojaavat sytyttävien kipinöiden lisäksi myös mm. ESD-herkkiä osia sähköstaattisilta purkauksilta. Staattista sähköä purkavia jalkineita käytettäessä henkilön seistessä johtavalla tai staattista sähköä purkavalla lattialla resistanssin maahan tulisi olla yli 105 ohmia, mutta vähemmän kuin 108 ohmia. Yläraja on riittävän alhainen estääkseen staattisen sähkön muodostumisen ja alaraja on riittävän korkea suojaamaan käyttäjää tavallisilta sähköiskuilta. (SFS-käsikirja 150) Johtavien jalkineiden resistanssi on tyypillisesti alle 105 ohmia. Johtavien jalkineiden resistanssi on hyvin alhainen ja niitä käyttävät esim. henkilöt, jotka käsittelevät herkästi syttyviä räjähdeaineita. Näitä jalkineita ei tulisi käyttää, mikäli on olemassa tahattoman kosketuksen vaara normaaliin sähköjakelussa käytettävään jännitteeseen. Johtavat jalkineet eivät sovellu yleiskäyttöön. (SFS-käsikirja 150)

67 Käsineet ja muut pukineet henkilönsuojaimena
Käsineiden ja sormisuojien tulisi suojata hallitsemat- tomilta staattisen sähkön purkauksilta. Räjähdysvaarallisissa tiloissa, tilaluokissa 0 ja 1, on käytettävä staattista sähköä poistavia käsineitä. 105 W < R < 1012 W Muovinen suojakypärä voi varautua, mutta syttymisvaara on pieni. Myös käsineiden ja sormisuojien tulisi suojata työntekijää hallitsemattomilta staattisen sähkön purkauksilta. Koska johtamattomat käsineet eivät pura käsityökaluihin mahdollisesti kertyneitä varauksia on räjähdysvaarallisissa tiloissa tilaluokissa 0 ja 1 käytettävä staattista sähköä poistavia käsineitä. (SFS käsikirja 150) Tälläisten staattista sähköä purkavien käsineiden resistanssin maahan tai maadoituspisteeseen suositellaan olevan suurempi kuin 105 ohmia ja pienempi kuin 1012 ohmia. (SFS-EN ) Muovinen suojakypärä tai suojavisiiri voi varautua, mutta riski, että ne aiheuttaisivat ympäröivän räjähdyskelpoisen ilmaseoksen syttymisen on pieni. Monissa tapauksissa näiden suojavarusteiden käytön edut painavat enemmän kuin sähköisen varautumisen haitat. (SFS käsikirja 150)

68 Pukeutuminen ja käyttö
Suojavaatteen tulee peittää vartalo, käsivarret ja jalat. Varaus purkautuu vaatteen läpi tai ihokontaktin kautta. Vaate tulee olla asianmukai- sesti puettuna. Alusvaatetus ei saa häiritä päällisvaatetuksen suojauskykyä. Sähköstaattisesti purkautuva suojavaate koostuu kaksi- tai yksiosaisesta puvusta ja sen pitää peittää vartalo, käsivarret ja jalat. Vaate pitää suunnitella siten, että varaus voi purkautua vaatteen läpi ja että vaatteen johtavalla komponentilla on suora kontakti ihoon esim. kaulassa ja ranteissa. Käänteet esim. hihan- ja lahkeen suissa sekä kauluksessa pitää suunnitella siten, että ne parantavat sähköstaattisen materiaalin kontaktia ihoon. (SFS-EN ) Suojavaatetuksen alla olevista vaatekerroksista tulevat vaaralliset purkaukset vältetään siten, että alemmat kerrokset ovat kokonaan ulomman kerroksen peitossa. Siksi kaksiosaisten pukujen takkien pitää olla tarpeeksi pitkiä peittämään housujen yläosa kumartuessakin. (SFS-EN ) Vaate tulee myös olla asianmukaisesti puettuna ylle ihokontaktin varmistamiseksi, eikä esim. takin napitus saa olla auki ja hihat käärittyinä ylös. Asianmukaisella käytöllä varmistetaan, että päällimmäisen työvaatteen alla olevien vaatteiden sähköiset ominaisuudet eivät pääse muuttamaan haluttua suojaustasoa. Mikäli alusvaatteet ovat eristäviä ja varautuvia, tulisi päällismateriaalin toiminnallaan estää niiden aiheuttamien varausten vääränlaisen purkautumisen ympäristöön. Alusvaatteet eivät saa olla esteenä päällismateriaalin maadoittumiselle henkilöön suoran ihokontaktin kautta.

69 Pesu ja huolto Vaatteen rikkoutuminen, kuluminen ja tahrat saattavat heikentää suojausominaisuuksia. Vaatteen toimivuutta suositellaan testattavan säännöllisin väliajoin. Vaatteen ominaisuuksia tulisi tarkastella sään- nöllisesti pesu- ja käyttökertojen välillä. Hoito- ja pesuohjeita suositellaan noudatettavaksi. Vaatteiden suojausominaisuuksien säilymisen turvaamiseksi on vaatetta arvioitava ainakin silmämääräisesti säännöllisin väliajoin. Vaatteen ja/tai materiaalin rikkoutuminen, kuluminen, nukkaantuminen ja tahrat saattavat heikentää vaatteen kykyä suojata. Materiaalin ja vaatteen valmistajan antamia hoito- ja pesuohjeita suositellaan noudatettavaksi. Valmistajat voivat antaa vaatteelle enimmäispesumäärän, esimerkiksi 50 pesua. Vaatteen käytön aikana sen suojaavuusominaisuuksia olisi suositeltavaa seurata pesujen ja käyttökertojen välillä säännöllisin väliajoin mittaamalla. Eri työkohteille ja niiden erilaisille suojaustarpeille voidaan tehdä omat testaussuunnitelmat, jotka toteutetaan yrityksen omassa laboratoriossa tai tutkimuslaitoksessa. Joissain tapauksissa yrityksellä on sopimus asiasta pesulan kanssa. Pesuloiden tarkastusjärjestelmään tulisikin kiinnittää huomiota pesulasopimusta tehdessä, jotta suojausominaisuudet tulisivat riittävän luotettavasti tutkittua.

70 Suoja-asun hankinta (1)
Kartoitetaan vaarat ja arvioidaan riskin suuruus. Selvitetään velvoittavat määräykset. Valitaan oikeat materiaalit, vaatteet ja jalkineet vaarojen ja työn kuluttavuuden mukaan. Järjestetään malleja koekäyttöön. Päätetään pesu- ja huoltojärjestelyistä. Suunnitellaan vaatteiden ja jalkineiden ominaisuuksien luotettavuuden toteaminen ja seuranta käytön aikana. Tarve arvioitava Määritettäessä suojaus- ja käyttöominaisuuksia, joita työ edellyttää vaatteelta ja jalkineelta, on arvioitava työssä esiintyvien vaarojen tai altistumisten laji, suuruus, kesto ja esiintymistiheys työpisteittäin. Kun ominaisuudet on määritetty, arvioidaan, miten saatavilla olevat työ- tai suojavaatteet täyttävät ne. Arviossa on otettava huomioon myös vaatteen ergonomiset vaatimukset, käyttäjälle aiheuttamat vaarat tai haitat sekä yhteensopivuus muiden, samanaikaisesti käytettävien henkilönsuojainten kanssa. Suoja-asun hankinnassa on tärkeää myös selvittää velvoittavat määräykset. Valinnassa tulee myös ottaa huomioon, että työ- ja suojavaatteiden käyttömukavuus ja kestävyys sopivat aiottuun käyttötarkoitukseen. Valinnassa tulee huomioida pesu ja huolto siten, että ne sopivat yrityksen käyttämään huoltotapaan. Lisäksi tulee suunnitella ja toteuttaa käytöstä poistettavien vaatteiden hävittäminen. Valinnassa tulee kiinnittää huomiota seuraaviin seikkoihin: Pukemisen ja riisumisen helppous, liikkumaväljyys, käyttömukavuus, lämmöneristävyys, ilmastointi, sopivuus muiden suojaimien kanssa Materiaalin kestävyys, saumojen kestävyys, kiinnittimien lujuus, lisäosien ja heijastimien kestävyys Mittamuutokset, nyppyyntyminen, värinkestävyys, ulkonäkö ja suojausominaisuuksien säilyminen pesuissa.

71 Suoja-asun hankinta (2)
Tieto johtavuusominaisuuksista sekä niiden pesunkestosta. Mittaustulokset sähköstaattisten ominaisuuk- sien todentamiseksi, esimerkiksi: resistanssi pisteestä pisteeseen pintaresistanssi / pintaresistiivisyys varauksen purkautumisajat varautuvuus kuvaus mittausmenetelmästä. Pesuohjeet ESD-vaatetusta hankittaessa on suositeltavaa pyytää tuotteiden toimittajalta: mittaustulokset sähköstaattisten ominaisuuksien todentamiseksi, mm. tietoa pesunkestosta ja siitä, miten tai minkä standardin mukaan ja missä ilman suhteellisessa kosteudessa ominaisuuksien todentaminen on tehty staattista sähköä purkavan vaatetuksen ominaisuuksille löytyy standardeista SFS-EN ja SFS-EN mittausmenetelmiä ja vertailuarvoja pesuohjeet sähköstaattisten ominaisuuksien säilyttämiseksi vaatetusta huollettaessa tieto, mihin vaatetuksessa käytetyn materiaalin johtavuus perustuu (esimerkiksi pinta- vai ydinjohtava). ESD-jalkineita hankittaessa ESD-jalkineita hankittaessa tulisi varmistua niiden johtavuusominaisuuksista joko toimittajan esittämien mittaustulosten perusteella tai omien mittausten avulla. Kalvon kuvassa on varauksen purkautumisajan mittausmenetelmä näytteen ollessa roikkuvana henkarissa. Mittaus tapahtuu kahdella puristusleualla, joista toiseen syötetään tietty jännite ja toisen puristusleuan kautta näyte maadoitetaan. Mittausmenetelmällä saadaan selville aika, joka kuluu syötetyn varauksen purkautumiseen (esim V:sta 100 V:iin, SFS-EN ) hakemistoon

72 9. Toimitila- ja laitekysymykset

73 Työympäristö Erityyppisten nesteiden, jauheiden, kaasujen ja aerosolien käsittely aiheuttaa staattisen sähkön ongelmia. Varokeinoja syttymisriskin pienentämiseksi metalliosien maadoittaminen varautuvien materiaalien välttäminen ilmankosteus ilman ionisointi siisteys. Vaarat otettava huomioon prosesseja, laitteita ja työmenetelmiä suunniteltaessa. Prosessit, jotka useimmiten aiheuttavat staattisen sähkön ongelmia ovat erityyppisten nesteiden, jauheiden, kaasujen ja aerosolien käsittely. Kaikissa tapauksissa staattisen sähkön aiheuttamien vaarojen alkuperä ja luonne tunnistetaan ja annetaan erityiset suositukset niiden käsittelemiseksi. Sytyttävien purkausten estämiseksi on varokeinoja, joilla mahdollista syttymisriskiä voidaan pienentää. Sellaisia ovat metallisten osien maadoittaminen, paljon varautuvien materiaalien ja pintojen välttäminen tai ainakin niiden määrän minimoiminen, riittävä suhteellinen ilmankosteus ja ilman ionisointi. Työympäristön ja työpaikan siisteys parantaa yleistä turvallisuutta ja ylimääräisten tavaroiden poistaminen myös vähentää staattisia varauksia. Staattisen sähkön aiheuttamat vaarat ja haitat olisi pyrittävä ottamaan huomioon jo prosesseja, koneita, laitteita ja työmenetelmiä suunniteltaessa. Tällöin vältyttäisiin yllättäviltä onnettomuuksilta. Taloudellisesti kannattavampaa on suunnitteluvaiheessa edellä mainittujen riskien huomioon ottaminen, sillä jälkikäteen tehdyt ratkaisut tulevat selkeästi kalliimmiksi.

74 Ilmankosteus Useilla materiaaleilla varauksien purkautuminen vaikeutuu ja materiaalien johtavuus pienenee alhaisessa ilman kosteudessa (n. <40 % RH). Johtavuuteen vaikuttaa materiaalin veden absorbtiokyky. Varmistettava materiaalien toimivuus todellisissa käyttöolosuhteissa. Korkea kosteuspitoisuuskin voi olla ongelma eikä aina poista staattisen sähkön riskejä. Alhaisessa suhteellisessa kosteudessa staattisten varausten poistaminen tulee vaikeammaksi ja eräät materiaalit eivät toimi tehokkaasti. Kun ilman suhteellinen kosteus ylittää noin %:a, useimmat materiaalit säilyttävät suurimman osan tehokkuudestaan. Koska suhteellinen kosteus voi työpaikoilla tai työympäristössä usein laskea alhaisemmallekin tasolle, käyttäjän tulisi kiinnittää erityistä huomiota siihen, että suojavaatteet toimivat tehokkaasti myös alhaisimmassa odotettavissa olevassa suhteellisessa kosteudessa. Tämä on erityisen tärkeää hyvin kylmässä ja mannerilmastossa. Alhainen suhteellinen ilmankosteus heikentää materiaalien pintojen johtavuutta ja suuri suhteellinen ilmankosteus parantaa sitä. Syntyneet varaukset pääsevät paremmin purkautumaan kosteassa. Talviaikaan Suomessa suhteellinen ilmankosteus voi olla sisätiloissa vain noin 5-10 % jopa muutamien viikkojen ajan. Myös ihmisen varautuminen on suurempaa talviaikaan. Työtiloissa olisi tärkeää, että suhteellisen kosteuden muutokset ja muutosnopeus olisivat mahdollisimman pieniä. Suositeltavaa olisi, että suhteellinen kosteus olisi pysyvästi yli 20 %. Suhteellisen ilmankosteuden ei kuitenkaan katsota olevan ensisijainen staattisen sähkön valvontakeino, sillä ympäristön korkea suhteellinen kosteus voi aiheuttaa muita ei-toivottuja ilmiöitä kuten korroosiota. Suhteellisen kosteuden lisäys ei aina muutenkaan auta, sillä johtavuuden lisäämiseksi tarvittavaa materiaalin pinnalle muodostuvaa kosteaa kalvoa ei kaikille materiaalityypeille synny. Esimerkkeinä tällaisista materiaaleista ovat teflon ja polyetyleeni.

75 Lämpötila Metallien sähkönjohtavuus pienenee lämpötilan noustessa.
Eristeiden johtavuus kasvaa lämpötilan kasvaessa. Käytännössä lämpötila vaikuttaa epäsuorasti ilman suhteellisen kosteuden kautta. Pakkasilla staattiseen sähköön ja varautumiseen liittyviä häiriöitä ja ongelmia havaitaan yleensä tavallista enemmän (talviaikaan sisäilman suhteellinen kosteus voi olla vain 10%.). Metallien sähkönjohtavuus pienenee lämpötilan noustessa. Lämpötilan kohotessa rakenneosien liike johteessa kasvaa, elektronien törmäykset niihin lisääntyvät ja sähkön kulku vaikeutuu. Eristeiden johtavuus kasvaa lämpötilan kasvaessa, koska korkeissa lämpötiloissa vapautuu eristeiden atomeista elektroneja sähkön kuljettajiksi. Useimmissa puolijohteissa voidaan lämpö- tai valoenergialla vapauttaa runsaasti elektroneja sähkön kuljettajiksi. Käytännössä lämpötilan vaikutus johtavuuteen on erittäin pieni, ellei oteta huomioon suprajohtavuutta erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Lämpötila vaikuttaakin enemmän ilman suhteellisen kosteuden kautta. Pakkasilman sisältämä vesi- ja kosteusmäärä on alhainen. Kovilla pakkasilla myös sisäilman kosteuspitoisuus voi olla niinkin alhainen kuin 5-10 % RH. Tällöin yleensä havaitaan tavallista enemmän staattiseen sähköön ja varautumiseen liittyviä häiriöitä ja ongelmia.

76 Maadoitus Potentiaalitasaus on kahden johtavan kappaleen yhdistämistä toisiinsa. Maadoitus on johtavan kappaleen yhdistämistä maahan. Kappaleiden ja maan välisen resistanssin tulee olla alhainen. Maadoitus on tehokas tapa hallita staattista sähköä. Maadoitukset tulee tarkistaa säännöllisin väliajoin. Potentiaalintasaus on kahden johtavan kappaleen yhdistämistä toisiinsa, jolloin potentiaaliero niiden välillä minimoituu. Maadoitus tarkoittaa johtavan kappaleen yhdistämistä maahan. Kappaleiden ja maan välisen resistanssin pitää olla riittävän alhainen, jotta vaarallinen varautuminen estyy. Maadoitusten ja potentiaalitasauksen suunnitteluun, asennukseen ja kunnossapitoon tulee kiinnittää erityistä huomiota hyvän lopputuloksen saavuttamiseksi. Maadoitus ja potentiaalitasaus on tärkein staattisen sähkön torjuntatoimista. Se on yleisesti käytetty ja tehokas tapa hallita staattista sähköä. Maadoitus on kuitenkin tehokas menetelmä vain johteiden ollessa kyseessä. Työympäristön maadoitukset tulee tarkistaa säännöllisin väliajoin. Esimerkiksi maadoitusjohdon kiinnitysruuvi saattaa irrota tai löystyä tai sitä on irrotettu esim. laitteen korjauksen takia, jolloin johto ei enää ole kiinni suojausta tarvitsevassa laitteessa.

77 Lattia Lattiapäällysteet on maadoitettava.
Varmistettava, että johtavuus on tasainen ja ilmoitettujen arvojen mukainen. Tärkeitä ominaisuuksia ovat myös kulutuskestävyys ja pintapaineen kesto. Lattian toimivuus tulisi tarkistaa säännöllisin väliajoin. Oikea puhdistus ja hoito auttavat säilyttämään sähkönjohtavuuden. Staattisen sähkön suojaukseen käytetyt lattiapäällysteet on maadoitettava. Esimerkiksi räjähdysvaarallisissa tiloissa, joissa liikutaan, lattian on oltava riittävän johtava staattisen sähkön muodostumisen estämiseksi. Lattiapinnoitetta hankittaessa on syytä varmistaa, että sen johtavuus on tasainen ja ilmoitettujen arvojen mukainen. Tavallinen maalaamaton betonilattia voi olla yllättävän johtava varsinkin, jos se on suorassa yhteydessä maahan. Sen sijaan maalattu betonilattia voi olla täysin eristävä, jos se on maalattu polymeeripohjaisella eristävällä maalilla. Lattian sähköisten ominaisuuksien lisäksi tärkeitä ominaisuuksia ovat sen kulutuskestävyys ja pintapaineen kesto. Tiloihin, joissa ajetaan trukeilla tai kuljetetaan tavaraa esimerkiksi haarukkavaunuilla, joudutaan valitsemaan suurta pintapainetta kestävä lattiamateriaali. Tämä rajoittaa jonkin verran päällysteen valintaa. Tilat, joissa tehdään kevyempää työtä ja joissa on pääasiassa henkilöliikennettä, tarjoavat yleensä laajimmat materiaalivaihtoehdot. On syytä muistaa, että lattian ominaisuudet voivat syystä tai toisesta ajan mittaan muuttua myös sähköisiltä ominaisuuksiltaan. Tämän vuoksi lattian johtavuusarvot on syytä tarkistaa ja mitata säännöllisin väliajoin. Jotta lattia pysyisi toimivana, sitä ei saa päällystää kumi- tai muovimatolla. Lisäksi on huolehdittava, ettei sille kerry johtamatonta likaa, esim vahaa. Lattian ja lattiapinnoitteen hoito on perusedellytys lattian sähkönjohtavuuden säilymiselle. Betonilattiallakin oleva erityyppinen lika voi heikentää sen johtavuutta. Hyvä tapa on, että lattian ja lattiapäällysteen valmistajan antamat hoito-ohjeet toimitetaan tiedoksi siivoushenkilöille ja noudatetaan niitä.

78 Lattian johtavuus Paljaan betoni- tai teräslattian maksimi-resistanssi maahan - arvoksi suositellaan 1 x 106 W. Kohteiden, jotka on tehty johtamattomasta tai staattista sähköä purkavasta materiaalista, maksimi resistanssi maahan arvoksi suositellaan 106 W W. Edellytys on, että maayhteys on olemassa. Monesti tehdasympäristössä oleva normaali lattiamateriaali, kuten paljas betoni- tai teräsristikkolattia, on riittävän johtava. (SFS-käsikirja 150) Laitoksen kantavien rakenteiden, kuten esimerkiksi betoni- ja teräslattioiden maadoitus hoituu yleensä rakenteiden välityksellä. (SFS-käsikirja 150) Paljaan betoni- tai teräslattian maksimi resistanssi maahan arvoksi suositellaan 1 x 106 Ω (Rg ≤ 1 x 106 Ω). (SFS-käsikirja 150) Jotta lattia pysyisi toimivana, sitä ei saa päällystää kumi- tai muovimatolla tai vastaavalla. (SFS-käsikirja 150) Lisäksi on huolehdittava siitä, että sille ei kerry johtamatonta likaa, esim. vahaa tai muita johtamattomia aineita. (SFS-käsikirja 150) Kohteiden, jotka on tehty johtamattomasta tai staattista sähköä purkavasta materiaalista, maksimi resistanssi maahan arvoksi suositellaan 106 Ω Ω, edellyttäen, että maayhteys on olemassa. Yli 108 Ω arvot ovat hyväksyttäviä vain erityisolosuhteissa vaaranarvioinnin jälkeen. (SFS-käsikirja 150) hakemistoon

79 10. Sanasto

80 Sanasto: Peruskäsitteet
Varautuminen: Kappaleen varautuessa positiivisesti siitä poistuu elektroneja (negatiivisesti varautuneita alkeis- hiukkasia) ja sen varautuessa negatiivisesti siihen tulee ylimäärä elektroneja. Sähköisesti varautumattomassa kappaleessa elektronien negatiivinen ja atomiytimen positiivinen varaus kumoavat toisensa. Staattisen sähkön purkaus (ESD Electro Static Discharge): Varauksen siirtyminen kahden eri sähkö- staattisessa potentiaalissa olevan kappaleen välillä suoran kosketuksen seurauksena tai staattisen sähkökentän indusoimana.

81 Sanasto: Keskeisiä suureita
Jännite: Kahden pisteen potentiaalien erotus on näiden pisteiden välinen jännite. Pisteen potentiaali on ko. pisteen ja nollapisteen (tavallisesti maa) välinen jännite. Jännitteen yksikkö on V (Voltti). Kapasitanssi: Kappaleelle ominainen suure, joka kuvaa kappaleen sähkönvaraamiskykyä eli kykyä vastaanottaa ja varastoida varauksia. Kapasitanssin yksikkö on F (Faraday). Resistanssi: Aineen tai kappaleen kyky vastustaa sähkövirran kulkua. Yksikkö on  (Ohmi). Erilaisten kappaleiden mittausgeometriasta riippuen resistanssista saadaan erilaisia johdannaisyksiköitä kuten ominais- resistanssi, pintaresistiivisyys ja pintaresistanssi.

82 Sanasto: Varauksen poistuminen
Sähkönjohtokyky: Kuvaa sitä, miten helposti varaukset pääsevät liikkumaan aineessa. Johtavissa aineissa varausten liikkuminen on helppoa (hyvä sähkönjohtokyky). Eristävissä aineissa varausten liikkuminen on hankalaa (huono sähkönjohtokyky). Potentiaalintasaus: Kahden kappaleen yhdistäminen johtavasti toisiinsa niin, että ne ovat samassa potentiaalissa (välillä ei ole jännite-eroa). Maadoitus: Kappaleen yhdistäminen johtavasti maahan (0- potentiaali), niin että välillä ei voi olla jännite-eroa.

83 Sanasto: Aineominaisuudet
Syttymisrajat (räjähdysrajat): Pitoisuusarvot, joiden välissä kaasun ja ilman (tai pölyn ja ilman), seos on syttymiskelpoinen. Alemman syttymisrajan alapuolella seos on liian laihaa syttyäkseen ja ylemmän syttymisrajan yläpuolella se on liian rikasta syttyäkseen. Minimisyttymisenergia (MIE Minimum ignition energy): Vakio-olosuhteissa mitattu pienin energiamäärä, joka tarvitaan tietyn aineen sytyttämiseen. MIE määritetään aineen ja ilman herkimmin syttyvälle seossuhteelle. Hybridiseos: Ilman ja eri fysikaalisissa olomuodoissa (esim. kaasu ja kiinteä) olevien palavien aineiden seos.

84 Sanasto: Johtavuus Johtava esine tai materiaali: Esine tai materiaali, joka ei pysty säilyttämään havaittavaa staattisen sähkön varausta ollessaan yhteydessä maahan, ja jonka ominaisresistanssi on enintään 104 Ωm. (Joillekin esineille, kuten johtaville letkuille, on oma erityinen määritelmänsä). (SFS-käsikirja 150) Staattista sähköä poistava esine tai materiaali: Esine tai materiaali, joka ei pysty säilyttämään merkittävää määrää staattisen sähkön varausta ollessaan yhteydessä maahan. Näiden aineiden ominaisresistanssi on suurempi kuin 104 Ωm, mutta pienempi kuin 109 Ωm, ja pintaresistiivisyys pienempi kuin 1010 Ω (tai pintaresistanssi pienempi kuin 109 Ω) mitattuna ympäristön lämpötilassa ja 50 % suhteellisessa kosteudessa. (SFS-käsikirja 150)

85 Sanasto: Johtavuus (2) Antistaattinen (käyttöä ei suositella) esine tai materiaali: Yleisesti käytetty termi synonyyminä johtavalle ja staattista sähköä poistavalle esineelle tai materiaalille, joka ei pysty säilyttämään merkittävää määrää staattisen sähkön varausta ollessaan yhteydessä maahan. Tässä merkityksessä sanaa käytetään tavallisesti kuvaamaan jalkinetyyppiä ja nesteissä käytettäviä lisäaineita (ASA:t). Tarkoittaa myös heikosti varautuvaa esinettä tai materiaalia.

86 Sanasto: Johtavuus (3) Eristävä esine tai materiaali: Esine tai materiaali, jonka ominaisresistanssi on suurempi kuin 109 Ωm mitattuna ympäristön lämpötilassa ja 50 % suhteellisessa kosteudessa (monien aineiden, kuten muovien ominaisresistanssi on paljon tätä arvoa suurempi). (SFS- käsikirja 150)

87 Sanasto: Henkilönsuojaus
Johtavat jalkineet: Jalkineet, joiden resistanssi maahan on tyypillisesti alle 105 Ω. (SFS-käsikirja 150) Staattista sähköä purkavat jalkineet: Jalkineet, joiden resistanssi maahan henkilön jalassa mitattuna on yli 105 Ω, mutta vähemmän kuin 108 Ω henkilön seisoessa johtavalla tai staattista sähköä purkavalla lattialla. (SFS-käsikirja 150) Staattista sähköä purkavat vaatteet: Vaatteet, jotka on tehty materiaalista, jonka pintaresistiivisyys on tyypillisesti alle 1010 Ω. (SFS-EN ) hakemistoon


Lataa ppt "Staattisen sähkön vaarojen tunnistaminen ja hallinta prosessiteollisuudessa Koulutusaineisto Koulutusaineisto käsittelee staattisen sähkön muodostumista,"

Samankaltaiset esitykset


Iklan oleh Google