Vifaa vyote vinatofautiana katika kiwango ambacho malipo ya umeme yanaweza kupita kupitia kwao. Kondakta kuruhusu malipo kati yake, wakati vihami kuzuia mwendo wa mashtaka. Electrostatics ni uwanja unaojishughulisha na kusoma ada, au miili ya malipo wakati wa kupumzika. Umeme wa nguvu matokeo wakati chaji za umeme ambazo hazisogei zimejengwa juu ya vitu. Ikiwa malipo yanapita, basi matokeo ya sasa na umeme sio tena tuli. Mkondo unaotokana na gharama za kuhama kwa kawaida hujulikana na watu wa kawaida kama umeme, na unajadiliwa katika makala nyingine katika sura hii. Umeme tuli ni neno linalotumiwa kuteua mchakato wowote unaosababisha mgawanyo wa chaji chanya na hasi za umeme. Uendeshaji hupimwa na mali inayoitwa mwenendo, wakati insulator ina sifa yake resisis. Mtengano wa chaji ambao husababisha uwekaji umeme unaweza kutokea kama matokeo ya michakato ya kiufundi - kwa mfano, kuwasiliana kati ya vitu na msuguano, au mgongano wa nyuso mbili. Nyuso zinaweza kuwa yabisi mbili au imara na kioevu. Mchakato wa mitambo unaweza, chini ya kawaida, kuwa kupasuka au kutenganishwa kwa nyuso ngumu au kioevu. Nakala hii inazingatia mawasiliano na msuguano.

Taratibu za Umeme

Hali ya uzalishaji wa umeme tuli kwa msuguano (triboelectrification) imejulikana kwa maelfu ya miaka. Mawasiliano kati ya nyenzo mbili inatosha kushawishi uwekaji umeme. Msuguano ni aina ya mwingiliano ambayo huongeza eneo la mgusano na kutoa joto—msuguano ni neno la jumla la kuelezea harakati za vitu viwili vinavyogusana; shinikizo lililotolewa, kasi yake ya kukata manyoya na joto linalozalishwa ni viambatisho kuu vya chaji inayotokana na msuguano. Wakati mwingine msuguano utasababisha kukatika kwa chembe dhabiti pia.

Wakati yabisi mbili zinazogusana ni metali (chuma-chuma mgusano), elektroni huhama kutoka moja hadi nyingine. Kila metali ina sifa ya uwezo tofauti wa awali (Fermi potential), na asili daima husonga kuelekea usawa-yaani, matukio ya asili hufanya kazi ili kuondoa tofauti katika uwezo. Uhamaji huu wa elektroni husababisha uzalishaji wa uwezo wa kuwasiliana. Kwa sababu chaji katika chuma ni za rununu sana (metali ni kondakta bora), malipo yataunganishwa tena wakati wa mwisho wa mawasiliano kabla ya metali hizo mbili kutenganishwa. Kwa hiyo haiwezekani kushawishi uwekaji umeme kwa kuunganisha metali mbili na kisha kuzitenganisha; malipo yatapita kila wakati ili kuondoa tofauti inayoweza kutokea.

Wakati chuma na kizihami fika katika mguso usio na msuguano katika utupu, kiwango cha nishati ya elektroni kwenye chuma kinakaribia kile cha kizio. Uchafu wa uso au wingi husababisha hili kutokea na pia kuzuia utepeshaji (utoaji wa umeme kati ya miili miwili iliyochajiwa—elektrodi) wakati wa kutengana. Malipo yanayohamishwa kwa insulator ni sawia na mshikamano wa elektroni wa chuma, na kila insulator pia ina mshikamano wa elektroni, au kivutio cha elektroni, kinachohusishwa nayo. Kwa hivyo, uhamisho wa ions chanya au hasi kutoka kwa insulator hadi chuma pia inawezekana. Chaji kwenye uso kufuatia mguso na utenganisho inaelezewa na mlinganyo wa 1 kwenye jedwali la 1.

Jedwali 1. Mahusiano ya msingi katika umemetuamo - Mkusanyiko wa milinganyo

Equation 1: Kuchaji kwa kugusa chuma na kizio

Kwa ujumla, wiani wa malipo ya uso () kufuatia mawasiliano na kujitenga 

inaweza kuonyeshwa na:

ambapo

e ni malipo ya elektroni
N_E ni msongamano wa hali ya nishati kwenye uso wa kihami
f_i ni mshikamano wa elektroni wa insulator, na
f_m ni mshikamano wa elektroni wa chuma

Equation 2: Kuchaji kufuatia mawasiliano kati ya vihami viwili

Aina ifuatayo ya jumla ya equation 1 inatumika kwa uhamishaji wa malipo
kati ya vihami viwili vilivyo na hali tofauti za nishati (nyuso safi kabisa pekee):

ambapo N_E1 na N_E2 ni msongamano wa hali ya nishati kwenye uso wa vihami viwili; 

na  ^Ø₁ na ^Ø ₂ ni mshikamano wa elektroni wa vihami viwili.

Equation 3: Kiwango cha juu cha msongamano wa malipo ya uso

Nguvu ya dielectric (E_G) ya gesi inayozunguka inaweka kikomo cha juu juu ya malipo ni
inawezekana kuzalisha juu ya uso gorofa kuhami. Angani, E_G ni takriban 3 MV/m.
Upeo wa wiani wa malipo ya uso hutolewa na:

Equation 4: Kiwango cha juu cha malipo kwenye chembe ya duara

Wakati chembe chembe za duara zinapochajiwa na athari ya corona, kiwango cha juu
malipo ambayo kila chembe inaweza kupata imetolewa kwa kikomo cha Pauthenier:

ambapo

q_max ndio malipo ya juu zaidi
a ni radius ya chembe
e_I ni ruhusa ya jamaa na

Equation 5: Utoaji kutoka kwa kondakta

Uwezo wa kubeba kondakta wa maboksi Q Hutolewa na V = Q/C na
nishati iliyohifadhiwa na:

Equation 6: Muda wa kozi ya uwezo wa kondakta anayechajiwa

Katika kondakta iliyochajiwa na mkondo wa mara kwa mara (I_G), mwendo wa wakati wa
uwezo umeelezewa na:

ambapo R_f ni upinzani wa kondakta kuvuja

Equation 7: Uwezo wa mwisho wa kondakta aliyechajiwa

Kwa kozi ya muda mrefu, t >R_f C, hii inapunguza hadi:

na nishati iliyohifadhiwa hutolewa na:

Equation 8: Nishati iliyohifadhiwa ya kondakta iliyochajiwa

Wakati insulators mbili zinawasiliana, uhamisho wa malipo hutokea kwa sababu ya majimbo tofauti ya nishati ya uso wao (equation 2, meza 1). Malipo yanayohamishiwa kwenye uso wa insulator yanaweza kuhamia zaidi ndani ya nyenzo. Unyevu na uchafuzi wa uso unaweza kurekebisha sana tabia ya malipo. Unyevu wa uso hasa huongeza msongamano wa hali ya nishati ya uso kwa kuongeza upitishaji wa uso, ambao unapendelea ujumuishaji wa chaji, na kuwezesha uhamaji wa ioni. Watu wengi watatambua hili kutokana na uzoefu wao wa maisha ya kila siku kwa ukweli kwamba wao huwa wanakabiliwa na umeme wa tuli wakati wa hali ya ukame. Maji ya baadhi ya polima (plastiki) yatabadilika kadri yanavyochajiwa. Kuongezeka au kupungua kwa maudhui ya maji kunaweza hata kubadili mwelekeo wa mtiririko wa malipo (polarity yake).

Polarity (positivity jamaa na negativity) ya vihami mbili katika kuwasiliana na kila mmoja inategemea kila nyenzo mshikamano elektroni. Vihami vinaweza kuorodheshwa kulingana na uhusiano wao wa elektroni, na baadhi ya maadili ya kielelezo yameorodheshwa katika jedwali la 2. Uhusiano wa elektroni wa kihami ni jambo muhimu la kuzingatia kwa programu za kuzuia, ambazo zitajadiliwa baadaye katika makala hii.

Jedwali 2. Miundo ya elektroni ya polima zilizochaguliwa*

* Nyenzo hupata chaji chanya inapogusana na nyenzo iliyoorodheshwa hapo juu, na chaji hasi inapogusana na nyenzo iliyoorodheshwa chini yake. Mshikamano wa elektroni wa insulator ni multifactorial, hata hivyo.

Ingawa kumekuwa na majaribio ya kuanzisha mfululizo wa triboelectric ambao ungeorodhesha nyenzo ili zile zinazopata chaji chanya zinapogusana na nyenzo zionekane za juu zaidi katika mfululizo kuliko zile zinazopata malipo hasi zinapogusana, hakuna mfululizo unaotambulika ulimwenguni kote umeanzishwa.

Wakati kitu kigumu na kioevu kinapokutana (kuunda a interface imara-kioevu), uhamisho wa malipo hutokea kutokana na uhamiaji wa ions uliopo kwenye kioevu. Ioni hizi hutokana na mtengano wa uchafu ambao unaweza kuwapo au kwa athari za kupunguza oksidi ya kielektroniki. Kwa kuwa, katika mazoezi, maji safi kabisa haipo, daima kutakuwa na angalau ioni chanya na hasi katika kioevu kinachopatikana ili kuunganisha kwenye interface ya kioevu-imara. Kuna aina nyingi za njia ambazo ufungaji huu unaweza kutokea (kwa mfano, ushikamano wa kielektroniki kwenye nyuso za chuma, ufyonzaji wa kemikali, sindano ya elektroliti, kutengana kwa vikundi vya polar na, ikiwa ukuta wa chombo ni wa kuhami joto, athari za kioevu-imara.)

Kwa kuwa vitu vinavyoyeyuka (tenganisha) havina upande wowote wa kielektroniki kwa kuanzia, vitatoa idadi sawa ya chaji chanya na hasi. Uwekaji umeme hutokea tu ikiwa chaji chanya au hasi zitashikamana na uso wa kingo. Ikiwa hii itatokea, safu ya compact sana, inayojulikana kama safu ya Helmholtz huundwa. Kwa sababu safu ya Helmholtz inashtakiwa, itavutia ioni za polarity kinyume nayo. Ioni hizi zitakusanyika katika safu iliyoenea zaidi, inayojulikana kama safu ya Gouy, ambayo iko juu ya uso wa safu ya Helmholtz iliyoshikamana. Unene wa safu ya Gouy huongezeka kwa resistivity ya kioevu. Kupitisha vimiminika huunda tabaka nyembamba sana za Gouy.

Safu hii maradufu itajitenga ikiwa kioevu kinatiririka, safu ya Helmholtz ikisalia imefungwa kwenye kiolesura na safu ya Gouy ikiingizwa na kioevu kinachotiririka. Mwendo wa tabaka hizi za kushtakiwa hutoa tofauti katika uwezo (the zeta uwezo), na ya sasa inayotokana na malipo ya kusonga inajulikana kama mkondo wa mtiririko. Kiasi cha malipo ambayo hujilimbikiza kwenye kioevu hutegemea kiwango ambacho ioni huenea kuelekea kiolesura na juu ya upinzani wa kioevu. (r). Utiririshaji wa mkondo ni, hata hivyo, mara kwa mara kwa wakati.

Wala vimiminiko vya kuhami joto sana au vimiminika vitachajiwa—ya kwanza kwa sababu ioni chache sana zipo, na ya pili kwa sababu katika vimiminika vinavyopitisha umeme vizuri sana, ayoni zitaungana tena kwa haraka sana. Kwa mazoezi, uwekaji umeme hutokea tu katika vimiminika vilivyo na upinzani mkubwa zaidi ya 10⁷Ωm au chini ya 10¹¹Ωm, yenye thamani za juu zaidi zinazozingatiwa r 10⁹ kwa 10¹¹ Ωm.

Vimiminika vinavyotiririka vitasababisha mkusanyiko wa chaji katika sehemu za kuhami joto ambazo hutiririka. Kiwango ambacho msongamano wa chaji ya uso utaongezeka hupunguzwa na (1) jinsi ayoni kwenye kioevu huungana tena kwenye kiolesura kigumu-kioevu, (2) jinsi ayoni kwenye kioevu huendeshwa kwa haraka kupitia kizio, au ( 3) kama uso au arcing wingi kupitia insulator hutokea na malipo ni hivyo kuruhusiwa. Mtiririko wa misukosuko na mtiririko juu ya nyuso mbaya hupendelea uwekaji umeme.

Wakati voltage ya juu-sema kilovolti kadhaa-inatumiwa kwa mwili unaoshtakiwa (electrode) ambayo ina radius ndogo (kwa mfano, waya), uwanja wa umeme katika eneo la karibu la mwili ulioshtakiwa ni wa juu, lakini hupungua kwa kasi na. umbali. Ikiwa kuna kutokwa kwa malipo yaliyohifadhiwa, kutokwa kutapunguzwa kwa eneo ambalo uwanja wa umeme una nguvu zaidi kuliko nguvu ya dielectric ya anga inayozunguka, jambo linalojulikana kama athari ya corona, kwa sababu arcing pia hutoa mwanga. (Huenda watu wameona cheche ndogo zikiundwa wakati wao binafsi wamepata mshtuko kutoka kwa umeme tuli.)

Uzito wa malipo kwenye uso wa kuhami unaweza pia kubadilishwa na elektroni zinazohamia zinazozalishwa na uwanja wa umeme wa kiwango cha juu. Elektroni hizi zitatoa ayoni kutoka kwa molekuli yoyote ya gesi katika angahewa ambayo hugusana nayo. Wakati malipo ya umeme kwenye mwili ni chanya, mwili ulioshtakiwa utafukuza ioni yoyote nzuri ambayo imeundwa. Elektroni zinazoundwa na vitu vilivyo na chaji hasi zitapoteza nishati zinapopungua kutoka kwa elektrodi, na zitajishikamanisha na molekuli za gesi angani, na hivyo kutengeneza ioni hasi ambazo zinaendelea kupungua kutoka kwa sehemu za malipo. Ioni hizi chanya na hasi zinaweza kutulia kwenye sehemu yoyote ya kuhami joto na kurekebisha msongamano wa chaji ya uso. Aina hii ya malipo ni rahisi zaidi kudhibiti na sare zaidi kuliko malipo yaliyoundwa na msuguano. Kuna mipaka kwa kiwango cha malipo ambayo inawezekana kuzalisha kwa njia hii. Kikomo kinaelezewa kihisabati katika equation 3 katika jedwali 1.

Ili kuzalisha malipo ya juu, nguvu ya dielectri ya mazingira lazima iongezwe, ama kwa kuunda utupu au kwa metallizing uso mwingine wa filamu ya kuhami joto. Mbinu ya mwisho huchota uwanja wa umeme kwenye insulator na kwa hiyo inapunguza nguvu ya shamba katika gesi inayozunguka.

Wakati kondakta katika uwanja wa umeme (E) ni msingi (angalia mchoro 1), malipo yanaweza kutolewa kwa introduktionsutbildning. Chini ya hali hizi, uwanja wa umeme husababisha polarization-mgawanyo wa vituo vya mvuto wa ions hasi na chanya ya kondakta. Kondakta aliyesimamishwa kwa muda katika sehemu moja pekee atatoza malipo ya wavu wakati ametenganishwa na ardhi, kutokana na uhamishaji wa malipo katika eneo la uhakika. Hii inaeleza kwa nini kufanya chembe ziko katika uwanja sare oscillate kati ya electrodes, malipo na kutekeleza katika kila mawasiliano.

Kielelezo 1. Utaratibu wa kumshutumu kondakta kwa kuingiza

Hatari Zinazohusishwa na Umeme Tuli

Madhara yanayosababishwa na mlundikano wa umeme tuli ni kati ya usumbufu anaoupata mtu anapogusa kitu kilichochajiwa, kama vile mpini wa mlango, hadi majeraha mabaya sana, hata vifo, ambavyo vinaweza kutokea kutokana na mlipuko unaosababishwa na umeme tuli. Athari za kisaikolojia za uvujaji wa kielektroniki kwa binadamu huanzia kwenye michirizi isiyostarehe hadi vitendo vya ukatili wa reflex. Madhara haya yanazalishwa na sasa ya kutokwa na, hasa, kwa wiani wa sasa kwenye ngozi.

Katika makala hii tutaelezea baadhi ya njia za vitendo ambazo nyuso na vitu vinaweza kushtakiwa (umeme). Wakati uwanja wa umeme unaosababishwa unazidi uwezo wa mazingira ya jirani kuhimili malipo (yaani, huzidi nguvu ya dielectric ya mazingira), kutokwa hutokea. (Katika hewa, nguvu ya dielectric inaelezewa na curve ya Paschen na ni kazi ya bidhaa ya shinikizo na umbali kati ya miili iliyoshtakiwa.)

Uvujaji wa usumbufu unaweza kuchukua fomu zifuatazo:

• cheche au tao zinazounganisha miili miwili iliyochajiwa (elektrodi mbili za chuma)

• sehemu, au brashi, kutokwa ambayo hufunga electrode ya chuma na insulator, au hata vihami viwili; utokaji huu huitwa sehemu kwa sababu njia ya kuendeshea haipitishi elektrodi mbili za chuma kwa mzunguko mfupi, lakini kawaida ni nyingi na kama brashi.

• uvujaji wa corona, pia hujulikana kama athari za uhakika, ambazo hujitokeza katika eneo dhabiti la umeme karibu na miili yenye chaji ya radius ndogo au elektrodi.

Waendeshaji wa maboksi wana uwezo wavu C kuhusiana na ardhi. Uhusiano huu kati ya malipo na uwezo unaonyeshwa katika mlinganyo wa 5 katika jedwali la 1.

Mtu aliyevaa viatu vya kuhami joto ni mfano wa kawaida wa kondakta wa maboksi. Mwili wa mwanadamu ni kondakta wa umemetuamo, na uwezo wa kawaida unaohusiana na ardhi wa takriban 150 pF na uwezo wa hadi 30 kV. Kwa sababu watu wanaweza kuwa kondakta wa kuhami joto, wanaweza kupata uvujaji wa umeme, kama vile hisia zenye uchungu zaidi au kidogo wakati mwingine zinazotolewa wakati mkono unakaribia mpini wa mlango au kitu kingine cha chuma. Wakati uwezo unafikia takriban 2 kV, sawa na nishati ya 0.3 mJ itapatikana, ingawa kizingiti hiki kinatofautiana kutoka kwa mtu hadi mtu. Kutokwa na maji kwa nguvu kunaweza kusababisha harakati zisizoweza kudhibitiwa na kusababisha kuanguka. Katika kesi ya wafanyikazi wanaotumia zana, miondoko ya kutafakari bila hiari inaweza kusababisha majeraha kwa mwathirika na wengine ambao wanaweza kufanya kazi karibu. Milinganyo ya 6 hadi 8 katika jedwali 1 inaelezea mwendo wa wakati wa uwezo.

Arcing halisi itatokea wakati nguvu ya uwanja wa umeme unaosababishwa unazidi nguvu ya dielectric ya hewa. Kwa sababu ya uhamiaji wa haraka wa malipo katika kondakta, kimsingi malipo yote yanapita kwenye hatua ya kutokwa, ikitoa nishati yote iliyohifadhiwa kwenye cheche. Hii inaweza kuwa na madhara makubwa wakati wa kufanya kazi na vitu vinavyoweza kuwaka au vinavyolipuka au katika hali ya kuwaka.

Njia ya electrode ya msingi kwa uso wa kuhami wa kushtakiwa hurekebisha uwanja wa umeme na husababisha malipo katika electrode. Nyuso zinapokaribiana, nguvu ya shamba huongezeka, hatimaye kusababisha kutokwa kwa sehemu kutoka kwa uso wa maboksi ulioshtakiwa. Kwa sababu malipo juu ya nyuso za kuhami si za simu sana, sehemu ndogo tu ya uso inashiriki katika kutokwa, na nishati iliyotolewa na aina hii ya kutokwa kwa hiyo ni ya chini sana kuliko katika arcs.

Malipo na nishati iliyohamishwa inaonekana kuwa sawa na kipenyo cha electrode ya chuma, hadi takriban 20 mm. Polarity ya awali ya insulator pia huathiri malipo na nishati iliyohamishwa. Uvujaji kiasi kutoka kwenye nyuso zenye chaji chanya huwa na nguvu kidogo kuliko zile zenye chaji hasi. Haiwezekani kuamua, priori, nishati inayohamishwa na kutokwa kutoka kwa uso wa kuhami, tofauti na hali inayohusisha nyuso za kufanya. Kwa kweli, kwa sababu uso wa kuhami sio equipotential, haiwezekani hata kufafanua uwezo unaohusika.

Kutokwa kwa Wadudu

Tuliona katika equation 3 (meza 1) kwamba msongamano wa malipo ya uso wa uso wa kuhami joto hauwezi kuzidi 2,660 pC/cm.².

Ikiwa tunazingatia sahani ya kuhami au filamu ya unene a, kupumzika kwenye electrode ya chuma au kuwa na uso mmoja wa chuma, ni rahisi kuonyesha kwamba uwanja wa umeme hutolewa kwenye insulator na malipo yaliyotokana na electrode kwani malipo yanawekwa kwenye uso usio na metali. Matokeo yake, uwanja wa umeme katika hewa ni dhaifu sana, na chini kuliko ingekuwa ikiwa moja ya nyuso hazikuwa za chuma. Katika kesi hii, nguvu ya dielectric ya hewa haizuii mkusanyiko wa malipo kwenye uso wa kuhami joto, na inawezekana kufikia msongamano wa juu sana wa malipo ya uso (> 2,660 pC/cm.²) Mkusanyiko huu wa malipo huongeza conductivity ya uso wa insulator.

Wakati electrode inakaribia uso wa kuhami joto, kutokwa kwa wadudu unaohusisha sehemu kubwa ya uso wa kushtakiwa ambao umekuwa ukiendesha hutokea. Kwa sababu ya maeneo makubwa ya uso yanayohusika, aina hii ya kutokwa hutoa kiasi kikubwa cha nishati. Katika kesi ya filamu, uwanja wa hewa ni dhaifu sana, na umbali kati ya electrode na filamu lazima iwe zaidi ya unene wa filamu ili kutokwa kutokea. Kutokwa na wadudu pia kunaweza kutokea wakati kihami chaji kinatenganishwa na upako wake wa chini wa metali. Chini ya hali hizi, uwanja wa hewa huongezeka kwa ghafla na uso mzima wa insulator hutoka ili kurejesha usawa.

Utoaji wa Umeme na Hatari za Moto na Mlipuko

Katika angahewa zinazolipuka, athari za oxidation za exothermic, zinazohusisha uhamishaji wa nishati kwenye angahewa, zinaweza kusababishwa na:

• moto wazi

• cheche za umeme

• cheche za masafa ya redio karibu na chanzo chenye nguvu cha redio

• cheche zinazotokana na migongano (kwa mfano, kati ya chuma na zege)

• kutokwa kwa umeme.

Tunavutiwa hapa tu katika kesi ya mwisho. Nukta (joto ambalo mvuke wa kioevu huwaka inapogusana na mwali ulio uchi) wa vinywaji anuwai, na joto la kuwasha kiotomatiki la mvuke anuwai hutolewa katika Sehemu ya Kemikali ya hii. Encyclopaedia. Hatari ya moto inayohusishwa na uvujaji wa umemetuamo inaweza kutathminiwa kwa kurejelea kikomo cha chini cha kuwaka cha gesi, mivuke na erosoli ngumu au kioevu. Kikomo hiki kinaweza kutofautiana sana, kama jedwali la 3 linavyoonyesha.

Jedwali 3. Mipaka ya kawaida ya kuwaka

Mchanganyiko wa hewa na gesi inayoweza kuwaka au mvuke inaweza kulipuka tu wakati mkusanyiko wa dutu inayowaka ni kati ya mipaka yake ya juu na ya chini ya kulipuka. Ndani ya safu hii, nishati ndogo ya kuwasha (MIE)—nishati ambayo utokaji wa kielektroniki lazima iwe nayo ili kuwasha mchanganyiko—inategemea ukolezi mkubwa. Nishati ndogo ya kuwasha imeonyeshwa mara kwa mara kutegemea kasi ya kutolewa kwa nishati na, kwa kuongeza, kwa muda wa kutokwa. Radi ya electrode pia ni sababu:

• Elektrodi za kipenyo kidogo (za mpangilio wa milimita kadhaa) husababisha utokaji wa corona badala ya cheche.

• Kwa electrodes kubwa ya kipenyo (ya utaratibu wa sentimita kadhaa), molekuli ya electrode hutumikia baridi ya cheche.

Kwa ujumla, MIE za chini kabisa hupatikana kwa elektrodi ambazo ni kubwa tu kuzuia uvujaji wa corona.

MIE pia inategemea umbali wa interelectrode, na ni ya chini kabisa katika umbali wa kuzima ("umbali wa pincement"), umbali ambao nishati zinazozalishwa katika eneo la mmenyuko huzidi hasara za joto kwenye electrodes. Imeonyeshwa kwa majaribio kwamba kila dutu inayowaka ina umbali wa juu wa usalama, unaolingana na umbali wa chini wa interelectrode ambapo mlipuko unaweza kutokea. Kwa hidrokaboni, hii ni chini ya 1 mm.

Uwezekano wa mlipuko wa poda unategemea ukolezi, na uwezekano mkubwa zaidi unaohusishwa na ukolezi wa mpangilio wa 200 hadi 500 g/m.³. MIE pia inategemea saizi ya chembe, na poda laini zaidi hulipuka kwa urahisi zaidi. Kwa gesi na erosoli zote mbili, MIE hupungua kwa joto.

Mifano ya Viwanda

Michakato mingi inayotumiwa mara kwa mara kwa kushughulikia na kusafirisha kemikali hutoa malipo ya kielektroniki. Hizi ni pamoja na:

• kumwaga poda kutoka kwa magunia

• uchunguzi

• usafiri katika mabomba

• msukosuko wa kioevu, haswa mbele ya awamu nyingi, yabisi iliyosimamishwa au matone ya vimiminika visivyochanganyika.

• kunyunyizia kioevu au ukungu.

Matokeo ya uzalishaji wa chaji ya kielektroniki ni pamoja na matatizo ya kimitambo, hatari ya kutokwa kwa kielektroniki kwa waendeshaji na, ikiwa bidhaa zenye vimumunyisho vinavyowaka au mvuke zinatumika, hata mlipuko (tazama jedwali 4).

Jedwali 4. Malipo maalum yanayohusiana na shughuli za viwanda zilizochaguliwa

Hidrokaboni za maji, kama vile mafuta, mafuta ya taa na vimumunyisho vingi vya kawaida, vina sifa mbili zinazozifanya kuwa nyeti sana kwa matatizo ya umeme tuli:

• high resistivity, ambayo inawawezesha kukusanya viwango vya juu vya malipo

• mivuke inayoweza kuwaka, ambayo huongeza hatari ya kutokwa kwa nishati kidogo na kusababisha moto na milipuko.

Gharama zinaweza kuzalishwa wakati wa mtiririko wa usafiri (kwa mfano, kupitia bomba, pampu au vali). Kupitisha vichungi vyema, kama vile vinavyotumiwa wakati wa kujaza mizinga ya ndege, kunaweza kusababisha uzalishaji wa msongamano wa malipo ya microcoulombs mia kadhaa kwa kila mita ya ujazo. Unyevu wa chembe chembe na utolewaji wa ukungu uliochajiwa au povu wakati wa kujaza mizinga kunaweza pia kutoa malipo.

Kati ya 1953 na 1971, umeme tuli ulihusika na moto na milipuko 35 wakati au kufuatia kujazwa kwa matangi ya mafuta ya taa, na ajali nyingi zaidi zilitokea wakati wa kujaza matangi ya lori. Uwepo wa vichungi au kunyunyiza wakati wa kujaza (kutokana na kuzalishwa kwa povu au ukungu) ndio sababu za hatari zilizojulikana zaidi. Ajali pia zimetokea kwenye meli za mafuta, haswa wakati wa kusafisha tanki.

Kanuni za Kuzuia Umeme Tuli

Shida zote zinazohusiana na umeme tuli hutoka kwa:

• uzalishaji wa malipo ya umeme

• mkusanyiko wa malipo haya kwa insulators au conductors maboksi

• uwanja wa umeme unaozalishwa na mashtaka haya, ambayo kwa upande husababisha nguvu au kutokwa kwa usumbufu.

Hatua za kuzuia hutafuta kuzuia mlundikano wa chaji za kielektroniki, na mkakati wa kuchagua ni kuepuka kuzalisha chaji za umeme kwanza. Iwapo hili haliwezekani, hatua zilizoundwa ili kupunguza gharama zinapaswa kutekelezwa. Hatimaye, ikiwa kutokwa hakuwezi kuepukika, vitu nyeti vinapaswa kulindwa kutokana na athari za kutokwa.

Kukandamiza au kupunguza uzalishaji wa chaji ya kielektroniki

Hii ndiyo njia ya kwanza ya kuzuia umemetuamo ambayo inapaswa kufanywa, kwa sababu ndiyo njia pekee ya kuzuia ambayo huondoa tatizo kwenye chanzo chake. Walakini, kama ilivyojadiliwa hapo awali, gharama hutolewa wakati nyenzo mbili, angalau moja yao ni ya kuhami joto, inapogusana na kutengwa. Katika mazoezi, kizazi cha malipo kinaweza kutokea hata kwa kuwasiliana na kutenganishwa kwa nyenzo na yenyewe. Kwa kweli, kizazi cha malipo kinahusisha tabaka za uso wa vifaa. Kwa sababu tofauti kidogo katika unyevu wa uso au uchafuzi wa uso husababisha uzalishaji wa malipo ya tuli, haiwezekani kuzuia uzalishaji wa malipo kabisa.

Ili kupunguza kiasi cha malipo yanayotokana na nyuso zinazogusana:

• Epuka kuwa na nyenzo zigusane ikiwa zina viambatisho tofauti vya elektroni—hiyo ni kwamba, ikiwa ziko mbali sana katika mfululizo wa triboelectric. Kwa mfano, epuka mguso kati ya glasi na Teflon (PTFE), au kati ya PVC na polyamide (nailoni) (tazama jedwali 2).

• Kupunguza kiwango cha mtiririko kati ya nyenzo. Hii inapunguza kasi ya kukata kati ya nyenzo ngumu. Kwa mfano, mtu anaweza kupunguza kiwango cha mtiririko wa extrusion ya filamu za plastiki, harakati za nyenzo zilizokandamizwa kwenye conveyor, au kioevu kwenye bomba.

Hakuna mipaka ya uhakika ya usalama kwa viwango vya mtiririko imeanzishwa. Kiwango cha Uingereza cha BS-5958-Sehemu ya 2  Kanuni za Mazoezi ya Udhibiti wa Umeme Tuli Usiohitajika inapendekeza kwamba bidhaa ya kasi (katika mita kwa sekunde) na kipenyo cha bomba (katika mita) iwe chini ya 0.38 kwa vimiminiko vyenye mipitisho ya chini ya 5 pS/m (katika pico-siemens kwa mita) na chini ya 0.5 kwa vimiminika. na conductivity zaidi ya 5 pS/m. Kigezo hiki ni halali tu kwa vimiminiko vya awamu moja vinavyosafirishwa kwa kasi isiyozidi 7 m/s.

Ikumbukwe kwamba kupunguza kasi ya shear au mtiririko sio tu kupunguza uzalishaji wa malipo lakini pia husaidia kuondoa malipo yoyote ambayo yanazalishwa. Hii ni kwa sababu kasi ya mtiririko wa chini husababisha nyakati za makazi ambazo ni za juu kuliko zile zinazohusishwa na maeneo ya kupumzika, ambapo viwango vya mtiririko hupunguzwa na mikakati kama vile kuongeza kipenyo cha bomba. Hii, kwa upande wake, huongeza msingi.

Kutuliza umeme tuli

Kanuni ya msingi ya kuzuia umeme ni kuondoa tofauti zinazowezekana kati ya vitu. Hii inaweza kufanywa kwa kuziunganisha au kwa kuziweka ardhini. Waendeshaji maboksi, hata hivyo, wanaweza kukusanya malipo na hivyo wanaweza kutozwa kwa uingizaji, jambo ambalo ni la kipekee kwao. Utoaji kutoka kwa kondakta unaweza kuchukua fomu ya cheche za juu-na hatari.

Sheria hii inaambatana na mapendekezo kuhusu kuzuia mshtuko wa umeme, ambayo pia inahitaji sehemu zote za chuma zinazopatikana za vifaa vya umeme kuwekwa msingi kama ilivyo katika kiwango cha Ufaransa. Ufungaji wa umeme wa voltage ya chini (NFC 15-100). Kwa usalama wa juu zaidi wa kielektroniki, wasiwasi wetu hapa, sheria hii inapaswa kujumuishwa kwa vipengele vyote vinavyoendesha. Hii ni pamoja na fremu za meza za chuma, vishikizo vya milango, vijenzi vya kielektroniki, mizinga inayotumika katika tasnia ya kemikali, na chasisi ya magari yanayotumika kusafirisha hidrokaboni.

Kwa mtazamo wa usalama wa kielektroniki, ulimwengu bora ungekuwa ule ambao kila kitu kingekuwa kondakta na kingekuwa na msingi wa kudumu, na hivyo kuhamisha malipo yote duniani. Chini ya hali hizi, kila kitu kitakuwa sawa, na uwanja wa umeme - na hatari ya kutokwa - itakuwa sifuri. Walakini, karibu kamwe haiwezekani kufikia bora hii, kwa sababu zifuatazo:

• Sio bidhaa zote zinazopaswa kushughulikiwa ni kondakta, na nyingi haziwezi kufanywa kwa matumizi ya viongeza. Bidhaa za kilimo na dawa, na vinywaji vyenye usafi wa hali ya juu, ni mifano ya haya.

• Sifa zinazohitajika za bidhaa za mwisho, kama vile uwazi wa macho au upitishaji wa chini wa mafuta, zinaweza kuzuia matumizi ya nyenzo za conductive.

• Haiwezekani kusaga kabisa vifaa vya rununu kama vile mikokoteni ya chuma, zana za kielektroniki zisizo na waya, magari na hata waendeshaji binadamu.

Ulinzi dhidi ya kutokwa kwa umeme

Ikumbukwe kwamba sehemu hii inahusika tu na ulinzi wa vifaa nyeti vya umeme kutoka kwa kutokwa kuepukika, kupunguzwa kwa uzalishaji wa malipo na kuondolewa kwa malipo. Uwezo wa kulinda vifaa hauondoi hitaji la kimsingi la kuzuia mkusanyiko wa chaji ya kielektroniki kwanza.

Kama kielelezo cha 2 kinavyoonyesha, matatizo yote ya kielektroniki yanahusisha chanzo cha umwagaji wa umemetuamo (kitu kilichochajiwa awali), shabaha ambayo hupokea utokaji, na mazingira ambayo utokaji huo husafiri (kutokwa kwa dielectric). Ikumbukwe kwamba aidha walengwa au mazingira yanaweza kuwa nyeti kielektroniki. Baadhi ya mifano ya vipengele nyeti imeorodheshwa katika jedwali la 5.

Mchoro 2. Mchoro wa tatizo la kutokwa kwa umemetuamo

Jedwali 6. Mifano ya vifaa vinavyoathiriwa na uvujaji wa kielektroniki

Ulinzi wa wafanyikazi

Wafanyikazi ambao wana sababu ya kuamini kuwa wamechajiwa na umeme (kwa mfano, wakati wa kushuka kutoka kwa gari katika hali ya hewa kavu au kutembea na aina fulani za viatu), wanaweza kutumia hatua kadhaa za kinga, kama vile zifuatazo:

• Punguza msongamano wa sasa kwenye kiwango cha ngozi kwa kugusa kondakta aliye na kipande cha chuma kama vile ufunguo au zana.

• Punguza thamani ya kilele cha mkondo kwa kumwaga kwa kitu kinachoweza kusambaza, ikiwa inapatikana (kipande cha juu cha meza au kifaa maalum kama kamba ya kinga ya mkono yenye upinzani wa serial).

Ulinzi katika angahewa zinazolipuka

Katika angahewa zinazolipuka, ni mazingira yenyewe ambayo ni nyeti kwa uvujaji wa kielektroniki, na uvujaji unaweza kusababisha kuwaka au mlipuko. Ulinzi katika hali hizi ni pamoja na kubadilisha hewa, ama kwa mchanganyiko wa gesi ambao maudhui yake ya oksijeni ni chini ya kiwango cha chini cha mlipuko, au kwa gesi ajizi, kama vile nitrojeni. Gesi ajizi imetumika katika silos na katika vyombo vya athari katika tasnia ya kemikali na dawa. Katika kesi hiyo, tahadhari za kutosha ili kuhakikisha kwamba wafanyakazi wanapata usambazaji wa hewa wa kutosha zinahitajika.

Back