Za určitých podmienok sa môže vyskytovať zápalný výboj statickej elektriny, ak sú dve látky vo vzájomnom styku a najmenej jedna z nich je schopná sa elektrostaticky nabíjať, potom pri ich oddelení sa môže vytvoriť elektrostatický náboj schopný iniciácie. Výboj nabitých izolovaných vodivých častí môže ľahko vyvolať zápalné iskry. Nabité časti vyrobené z nevodivých materiálov medzi ktoré patrí väčšina plastov a niektoré iné materiály, môžu vyvolať korónový výboj. V určitých prípadoch, počas rýchlo prebiehajúcich oddeľovacích postupov napr. Filmový pás pohybujúci sa po valčekoch, hnacie remene) alebo kombinácii vodivých a nevodivých materiálov je rovnako možný vznik korónových výbojov. Pri sypkom materiále na hromade a vo zvírenom stave rovnako môžu nastať kužeľové výboje.
Korónové výboje môžu iniciovať takmer všetky výbušné atmosféry plynu a pary. Podľa súčasných vedomostí sa iniciácia výbušných atmosfér prachu/vzduchu s extrémne nízkou minimálnou iniciačnou energiou korónovými výbojmi nedá vylúčiť. Podľa vybíjanej energie môžu iskry, korónové výboje, kužeľové výboje a výboje z mrakov iniciovať všetky druhy výbušných atmosfér.
Elektrostatický alebo presnejšie elektrický náboj vzniká porušením rovnováhy medzi kladnými a zápornými časticami (iontami). Toto porušenie rovnováhy spôsobuje trenie dvoch materiálov, z ktorých aspoň jeden je izolant, (odvaľovaním týchto materiálov po sebe, rozstrekom kvapalín a rozprašovaním prachových materiálov ) „nasadnutím“ iontov vzniknutých iným spôsobom na určitý objekt a tiež indukciou náboja od iných nabitých telies. Elektrostatický náboj vytvára okolo seba silové alebo elektrické pole. Je možné pozorovať silové účinky poľa (priťahovanie alebo odpudzovanie predmetov) a účinky elektrostatického poľa (ovplyvňovanie citlivých elektronických súčastí v rôznych elektronických zariadeniach, elektrické výboje známe ako „kopanie“ pri priblížení tela človeka k nabitým častiam).
Tieto účinky sú ako žiadúce na jednej strane využívané, napr. pri nanášaní náterových hmôt a práškových plastických hmôt v elektrostatickom poli, pri odlučovaní prachových častíc v elektrostatických filtroch. V týchto zariadeniach sa jedná o umelo vytvorené elektrické polia pracjúce s veľmi vysokým napätím. Nežiadúcimi účinkami sú napr. Rušenie technologických procesov silovými účinkami, fyziologické pôsobenie na ľudský organizmus, zničenie citlivých elektronických súčastí pri výrobe alebo montáži elektronických zariadení a tiež iniciácia výbušnej zmesi výbojom elektrostatického náboja. Iniciácia výbušnej zmesi elektrickou kapacitnou iskrou je spôsobené tepelnými účinkami výboja, ktoré ohrejú výbušnú zmes pozdĺž výbojovej dráhy a ak je toto ohriatie dostatočne veľké, dôjde k zapáleniu a lavínovitému šíreniu plameňa do celého objemu výbušnej zmesi.
Proces iniciácie ovplyvňuje energia výboja, dĺžka výbojovej dráhy, pretože dĺžka výbojovej dráhy ovplyvní kumuláciu vyvinutého tepla a tým teplotu, na ktorú sa okolité vrstvy výbušnej zmesi ohrejú. Na dĺžku výboja má vplyv tvar a geometrické rozmery miesta iskrenia, ktoré určujú, při akej vzdialenosti elektród dôjde při danom potenciálnom rozdeli medzi elektródami k preskoku iskry. Tiež druh, zloženie, teplota, tlak, vlhkosť a citlivosť výbušnej zmesi ovplyvní elektrickú pevnosť prostredia a množstvo tepla potrebného k ohriatiu na minimálnu teplotu vznietenia.
Veľkosť energie je daná výrazom:
E = 0,5 . C . U2 = 0,5 . Q . U
Kde:
E – energia [J]
C – elektrická kapacita objektu [F]
U – potenciál na nabitom objekte VJ]
Q – náboj na objekte [C]
Pre vodivé predmety, pri ktorých je možné zistiť elektrickú kapacitu voči zemi, je elektrický náboj daný výrazom:
Q = C . U
a pre predmety z izolačných materiálov, kde nie je možné zmerať elektrickú kapacitu skúmaného objektu, sa vychádza z ovrchovej hustoty elektrického náboja a veľkosti plochy objektu, ktorá sa zúčastní prípadného výboja. Potom elektrický náboj je určený výrazom:
Q = s . A
kde:
s -povrchová hustota elektrického náboja v C.cm-2
A – plocha objektu v cm2
Časová vybíjacia konštanta sa vypočíta:
t = RS . C
kde:
t - časová vybíjacia konštanta [s]
RS – zvodový elektrický odpor [W]
Časová vybíjacia konštanta sa porovnáva s indukčnou periódou výbušnej atmosféry t i . Ak je
t < t i
nemôže sa elektrostatický výboj uplatniť ako iniciačný zdroj. STN (33 2030) vyžaduje ako dôležité opatrenie proti účinkom statickej elektriny, aby:
t < 10-2 s
Z vyššie uvedených vzorcov vyplýva, že znižovaním elektrickej kapacity elektrizovateľných materiálov je možné dosiahnuť požadovanej úrovni bezpečnosti. Zníženie elektrickej kapacity je možné dosiahnuť uzemnením vodivých zariadení (kedy elektrická kapacita prakticky neexistuje). Pri zariadeniach s menšími elektrickými kapacitami (1 až 1 000 pF) je možné považovať za dostatočný elektrostatický zvod uzemnenia cez zvodový odpor, ktorý je vyšší ako všeobecne požadovaných 106 W, pokiaľ je splnená podmienka maximálnej časovej vybíjacej konštanty. Npr. Uzemnenie tela obsluhy (ľudské telo je z hľadiska elektrostatických parametrov elektricky vodivou látkou).
Možnosť vytvárania elektrického náboja na materiáloch, t.j. ich sklon k elektrizácii charakterizovaný povrchovou hustotou elektrického náboja s, je daný predovšetkým jeho antistatickými vlastnosťami. Tieto vlastnosti sú určené veľkosťou povrchového elektrického odporu. Povrchový elektrický odpor je elektrický odpor medzi dvoma elektródami umiestnenými na povrchu látky pri daných skúšobných podmienkach.
Podľa povrchového elektrického odporu sa látky rozdeľujú na:
Z hľadiska použiteľnosti sa látky, ktoré slúžia ako súčasť elektrostatického uzemnenia (neprechádza cez nich zvod elektrických nábojov do zeme), posudzujú sa podľa ich sklonu k elektrizácii. (napr. štítok, okienko, podhľad, hadica, lano).
Látky, ktoú sú použté pre diely zariadenia skúžiace ako súčasť elektrostatického uzemnenia, sa posuchujú podľa hromadenia elektrických nábojov z hľadiska možnosti uzemnenia. (napr. hadica k s pištoľou na čerpacej stanici, hadica ku striekaniu pištoľami, závesy kovových dielov).
Zníženie veľkosti elektrického náboja pri elektrizovateľných látkach je možné zmenšením geometrických rozmerov súčastí týchto látok. Maximálna plocha predmetov sa uvažuje maximálna plocha priemeru daného predmetu do roviny. (napr. pri predmete guľového tvaru sa posudzuje maximálna plocha kruhu pri valcovitom predmete potom plocha obdĺžnika tvoreného výškou a priemerom valca).
Hlavnou zásadou pre zaistenie bezpečnosti pred nebezpečnými účinkami statickej elektriny je uzemnenie všetkých vodivých dielov a ich vzájomné prepojenie, nepoužívanie elektrizovateľných látok a prípadne použitie opatrení, ktoré vznik elektrických nábojov úplne alebo čiastočne eliminujú, napr. zvýšenie relatívnej vlhkosti vzduchu v okolí elektrizovateľných látok, používaní neutralizátorov pre odstraňovanie elektrických nábojov z povrchu elektrizovateľných látok, používanie vhodného oblečenia, obuvi a výstroja pre obsluhu.
4.7.3 Úder bleskuPri údere blesku do výbušnej atmosféry iniciácia nastane vždy. Okrem toho je vznietenie možné aj vysokou teplotou, ktorú dosiahne bleskozvod.
Při údere blesku nastáva značný tok prúdu a tento môže vyvolať iskry v blízkosti miesta úderu.
Aj bez úderu blesku sa môže pri búrke v zariadeniach, ochranných systémoch a súčastiach indukovať vysoké napätie.
4.7.4 Vysokofrekvenčné elektromagnetické vlny o frekvencii 104 až 3.1012 Hz, resp. o vlnovej dĺžke 30 km až 0,1 mm
Elektromagnetické vlny vyžarujú všetky systémy, ktoré generujú a používajú vysokofrekvenčnú elektrickú energiu (vysokofrekvenčné zariadenia) napr. Rozhlasové vysielače alebo priemyselné a lekárske vysokofrekvenčné generátory určené na ohrev, sušenie, kalenie, zváranie, rezanie atď.
Všetky vodivé časti umiestnené v poli vyžarovania plnia funkciu prijímacej antény. Ak je pole dostatočne silné a ak je prijímacia anténa dostatočne veľká, môžu tieto vodivé časti iniciovať výbušnú atmosféru. Prijímaná vysokofrekvenčná energia môže napr. rozžeraviť tentké drôty alebo vytvárať iskry pri spojení alebo prerušení vodivých častí. Energia zachytávaná prijímacou anténou, ktorá môže spôsobiť iniciáciu, závisí hlavne od vzdialenosti medzi vysielacou a prijímacou anténou a od rozmerov prijímacej antény pre jednotlivé vlnové dĺžky a od vysokofrekvenčnej energie.
Nebezpečenstvo iniciácie výbušných zmesí predstavuje výkon VF žiarenia väčší jako 1 W.
4.7.5 Elektromagnetické vlny v rozsahu frekvencií 3.1011 až 3.1015 Hz, tj. vlnových dĺžok od 1000 do 0,1 μm
Vyžarovanie v tomto spektre sa môže stať, najmä po sústredení, zdrojom iniciácie horenia absorpciou vo výbušnej atmosfére alebo v pevnom povrchu.
Slnečné svetlo môže napr. Vyvolať iniciáciu vtedy, ak sú predmety schopné pohlcovať žiarenie (napr. ak fľaše pôsobia jako šošovky, sústredné reflektory).
Pri určitých podmienkach sa žiarenie intenzívnych svetelných zdrojov (nepretržitých alebo v podobe zábleskov) tak intenzívne absorbuje časticami prachu, že sa tieto častice môžu stať zdrojkom iniciácie horenia výbušnej atmosféry alebo usadeného prachu.
Žiarenie laserov (napr. Na prenos informácií, zariadenia na meranie vzdialeností, zariadenia na zememeračské práce, optické meracie zariadenia) môže pôsobiť aj na veľké vzdialenosti a energia a hustota výkonu dokonca aj nezaostreného lúča môže byť taká veľká, že môže spôsobiť iniciáciu. Tu nastáva aj proces otepľovania hlavne vtedy, ak zväzok laserových lúčov dopadne na povrch pevného telesa alebo ak sa absorbuje prachovými časticami v atmosfére alebo na špinavých priehľadných častiach.
Tu treba poznamenať, že akékoľvek zariadenie, ochranný systém a súčasť vytvárajúce žiarenie (napr. zdroje svetla, elektrické oblúky, lasery atď.) môžu byť same osebe zdrojom iniciácie horenia. Pri sústredení lúčov šošovkou v ohnisku je možné dosiahnuť teplôt vyšších jako 1000 °C.
4.8 Ionizačné žiarenieIonizujúce žiarenie vznikajúce napríklad v röntgenových trubicich a v rádioaktívnych látkach môže iniciovať výbušnú atmosféru (najmä výbušnú atmosféru s prachovými časticami) jako výsledok absorbovania energie (ďalej to môže byť ultrafialové žiarenie, laser, rádioaktívne látky, urychľovače, alebo jadrové reaktory). Okrem toho sa môže rádioaktívny zdroj ohriať následkom vnútornej absrpcie radiačnej energie v takom rozsahi, že sa prekročí minimálna teplota vznietenia okolitej výbušnej atmosféry.
Ionizačné žiatenie môže byť príčinou chemického rozkladu alebo iných reakcií, ktoré môžu spôsobiť tvorbu vysoko reaktívnych radikálov alebo nestabilných chemických zlúčenín. To môže byť príčinou iniciácie.
Ultrafialové žiarenie by nemalo presiahnuť hodnotu 0,5 W.cm-2 resp. 50 mJ.cm-2. Pri rádioaktívnych žiaričoch a pri röntgenovom žiarení potom hodnotu 3 mA.kg-1
(asi 4000 R.h-1).
4.9. Ulrazvuk Pri používaní ultrazvukových vĺn sa značná časť vyžarovanej energie z elektrostatického meniča absorbuje pevnými alebo kvapalnými látkami. Látka vystavená ultrazvuku sa môže tak ohriať, že v extrémnych prípadoch môže nastať iniciácia. Ultrazvukové vlny v rozsahu nad 10 MHz spôsobia rezonanciu molekúl a tým dôjde k ich zahrievaniu. Nebezpečná iniciácia výbušnej zmesi nehrozí, ak energia poľa nepresiahne 1 mW.mm-2. 4.7.3 Výboj blesku