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Eletricidade estática - um choque para a segurança

Por: Mário Cesar -

Vários acidentes graves e fatais ocorrem envolvendo manuseio, transporte, limpeza e armazenamento de produtos inflamáveis sem que hajam causas aparentes e  o desconhecimento sobre a ocorrência de campos elétricos magnéticos é sem dúvidas um risco invisível  de grande potencial, exigindo cuidados específicos para que sejam evitados. Os profissionais de maneira geral ficam surpresos e incrédulos quando analisam acidentes que ocorreram durante a lavagem de um tanque contendo inflamáveis com  a utilização jato de água  ou quando se inicia um incêndio, onde não havia fonte de ignição aparente. Lembro de um acidente onde o trabalhador ao  colher amostra de petróleo com um balde de plástico, este se inflamou expontaneamente produzindo queimaduras no operador  Desta forma estou divulgando os conceitos sobre este assunto, para que os profissionais possam enfrentar e se prevenir contra estes infortúnios .

A eletricidade estática constitui um risco de incêndio e explosão em várias atividades envolvendo o  o manuseio de petróleo e seus derivados. Algumas operações podem dar lugar à acumulação de cargas elétricas, as quais podem ser repentinamente liberadas em descargas eletrostáticas, com energia suficiente para inflamar uma mistura inflamável de gás de hidrocarbonetos com ar; é evidente que não haverá risco de ignição se não houver no local uma mistura inflamável.

Existem três estágios básicos que levam a um risco estático potencial:

  • Separação de cargas
  •  Acumulação de cargas
  •  Descarga eletrostática. Todos estes três estágios são necessários para que ocorra a ignição eletrostática.

Separação de Cargas Elétricas

Sempre que dois materiais diferentes (quanto à condutividade elétrica) forem postos em contato entre si, ocorrerá uma separação de cargas na interface. A interface pode ser entre dois sólidos, entre um sólido e um líquido e entre dois líquidos não miscíveis. Na interface, a carga de um sinal (positivo, por exemplo) escoa do material A para o material B, de tal forma que os materiais A e B se tornam, respectivamente, carregados   negativa  e  positivamente.    Enquanto os materiais permanecerem em contato e imóveis em relação um ao outro, as cargas permanecerão totalmente juntas. A diferença de potencial entre as cargas de sinais opostos será, assim, muito pequena, e não existirá nenhum risco.

As cargas podem ser separadas completamente por meio de inúmeros processos, tais como: 

  • O fluxo de líquidos (por exemplo, petróleo ou misturas de petróleo e água) através de canalizações ou de filtros finos;
  •  A sedimentação de um sólido, ou a decantação de um líquido não miscível, no interior de outro líquido (por exemplo, cascão de ferrugem ou água no petróleo);
  • A ejeção de partículas ou gotículas de um bico expansor (por exemplo, operações com vapor d'água); 
  • A produção de salpicos ou a agitação de um líquido de encontro a uma superfície sólida (por exemplo, operação de lavagem com água ou o estágio inicial de enchimento de um tanque com óleo);
  •  A forte fricção entre si e subseqüente separação de certos polímeros sintéticos (por exemplo, deslizamento de um cabo de polipropileno em mãos protegidas por luvas de PVC).

Quando as cargas são separadas, desenvolve-se entre elas uma grande diferença de potencial. Além disso, uma distribuição da voltagem se estabelece através do espaço circunvizinho, o que é conhecido como um campo eletrostático. Como exemplos:

  • a carga elétrica existente em um petróleo eletrostaticamente carregado em um tanque produz um campo eletrostático no tanque, tanto no líquido quanto nos gases existentes no espaço
  • a carga elétrica existente na neblina d'água causada pela lavagem de um tanque gera um campo eletrostático por todas as partes do tanque.

Se um condutor sem carga for colocado em um campo eletrostático, ele passará  a  ter, aproximadamente,  a mesma voltagem que a região por ele ocupada. Além disso, o campo provoca uma movimentação da carga dentro do condutor; a carga de um sinal é atraída pelo campo para uma das extremidades do condutor e uma carga igual de sinal contrário é levada ao outro extremo do mesmo condutor. Cargas separadas desta maneira, são conhecidas como cargas induzidas e, enquanto elas são mantidas separadas pela presença do campo, são capazes de contribuir para uma carga eletrostática.

Acumulações de Carga Elétrica

As cargas elétricas que tenham sido separadas, tendem a se recombinar e a se neutralizar mutuamente. Esse processo é conhecido como relaxação de cargas elétricas ou repouso de cargas elétricas. (Nota: "relaxação" é "qualquer dos comportamentos de um sistema que responde lentamente às influências ou modificações externas e tende assintoticamente a um estado de equilíbrio compatível com as influências que sofre"). Se, pelo menos um dos materiais carregados que se separam, é mau condutor de eletricidade, a recombinação não ocorrerá, e esse material reterá ou acumulará a carga em si próprio. O período de tempo durante o qual a carga elétrica é retida é caracterizado pelo tempo de relaxação do material em causa, tempo que é função de sua condutividade; quanto mais baixa for a condutividade de um material, mais elevado será o seu tempo de relaxação.

Se um material portando carga tem condutividade elétrica relativamente alta, a recombinação das cargas é muito rápida e pode contrariar o processo de separação e, consequentemente, uma pequena parcela, ou mesmo nenhuma eletricidade estática se acumulará no material. Por essa razão, um material altamente condutor somente pode reter ou acumular carga se ele estiver isolado por meio de um outro material mau condutor; e o regime de perda de carga fica, assim, na dependência do tempo de relaxação do material menos condutor.

Descarga Eletrostática

A descarga eletrostática entre dois pontos quaisquer depende da intensidade do campo eletrostático existente no espaço entre esses dois pontos.  . Um campo com cerca de 3.000 quilovolts/metro é suficiente para produzir uma descarga eletrostática numa atmosfera de ar ou de gases de petróleo. A intensidade do campo nas saliências ou protuberâncias é maior do que a intensidade do campo nas imediações isentas de protuberâncias e, por isso, as descargas ocorrem geralmente em saliências.

O mais comum é a descarga entre dois eletrodos adjacentes um ao outro e pode ocorrer basicamente nas seguintes siuações:

  • Entre um objeto desaterrado que esteja flutuando em um líquido eletrostaticamente
    carregado e a estrutura adjacente do tanque que contém o líquido.
  • Entre um equipamento desaterrado suspenso no interior de um tanque e a estrutura
    adjacente do tanque.
  • Os sólidos não condutores são materiais altamente isolantes, tais como o polipropileno, PVC, nylon e muitos tipos de borracha. Eles se tornam mais condutivos quando suas superfícies estiverem úmidas ou com sujeira.

Se um material do grupo dos de condutividade intermediária não está isolado da terra, sua condutividade normalmente é suficientemente elevada para impedir a acumulação de cargas eletrostáticas. Contudo, a condutividade desses materiais é normalmente baixa o bastante para inibir a produção de centelhas energéticas.

A capacidade de uma descarga de um material de condutividade intermediária provocar incêndio depende de tantos fatores além da condutividade que não é possível fazer generalizações além das precedentes, tornando-se necessário contar com experiências práticas para indicar quando é aceitável utilizá-lo.

Em condições normais, os gases são altamente isolantes; isso tem importantes implicações com relação às neblinas e à