DOMENIUL DE DOCTORAT: MINE, PETROL ȘI GAZE [612110]

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI CERCETĂRII
UNIVERSITATEA DIN PETROȘANI
FACULTATEA DE MINE

DOMENIUL DE DOCTORAT: MINE, PETROL ȘI GAZE

ing. GABOR DAN SORIN

TEZĂ DE
DOCTORAT

CERCETĂRI PRIVIND RISCUL DE EXPLOZII
PREZENTAT DE ELECTRICITATEA STATICĂ ÎN ME DII
INDUSTRIALE

RESEARCH ON THE RISK OF EXPLOSIONS
PRESENTED BY STATIC ELECTRICITY IN
INDUSTRIAL ENVIRONMENTS

Conducător științific : prof. univ. dr. ing. RADU SORIN MIHAI

PETROȘANI
-2020 –

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

2

CUVÂNT ÎNAINTE

Lucrarea a fost elaborată su b îndrumarea competentă a domnului Prof. univ. dr. ing.
Sorin Mihai Radu, căruia îi mulțumesc pentru încrederea, răbdarea și sprijinul acordat pe
întreaga perioadă de pregătire și elaborare a tezei.
De asemenea , exprim mulțumiri conducerii Universității din Petroșani , conducerii
Facultății de Mine , conducerii INCD INSEMEX , tuturor colegilor mei și colaboratorilor din țară
și străinătate, care m -au ajutat să obțin rezultatele prezentate în teză și m-au încurajat să elaborez
această lucrare.
În fine, dar nu în ultimul rând , mulțumesc familiei mele care a fost solidară cu mine și
m-a înțeles pe întreaga perioadă de pregătire și elaborare a lucrării de doctorat.

Autorul

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

3

CUPRINS

CUVÂNT ÎNAINTE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 2
CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 3
ACRONIME ȘI NOTAȚII ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 7
LISTA FIGURILOR ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 8
LISTA TABELELOR ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 10
IMPORTANȚA ȘI NECESITATEA TEMEI. OBIECTIVELE ȘI STRUCTURA TEZEI .. 11
CAPITOLUL 1 ELECTRICITATEA STATICĂ CA SURSĂ DE INIȚIERE A ATMOSFEREI
EXPLOZIVE SAU A CAPSELOR DETONANTE ELECTRICE, A ARTICOLELOR
PIROTEHNICE, A PROPULSANȚILOR ȘI A COMBUSTIBILILOR PENTRU RACHETE . 14
Formarea, acumularea și descărcarea sarcinilor electrostatice ………………………….. ………. 14
Acumularea de sarcini electrostatice ………………………….. ………………………….. ………. 15
Descărcări electrostatice ………………………….. ………………………….. ……………………….. 17
Măsur i de prevenire a electricității statice periculoase ………………………….. …………… 22
Evaluarea riscului de aprindere a atmosferelor explozive praf/aer prin descărcări
electrostatice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 24
Analiza riscului de inițier e intempestivă a explozivilor și/sau a dispozitivelor de inițiere
prin descărcări electrostatice ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 26
Cercetări efectuate la INCD INSEMEX privind riscul inițierii intempestive prin descărcări
electrostatice a capselor detonante electrice ………………………….. ………………………….. …………. 27
Construcția și funcționarea capselor detonante electrice ………………………….. ………… 27
Analiza performanțelor de protecție la descărcări electrostatice ale diferitelor tipuri de
capse detonante ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 29
Analiza riscului de inițiere a capselor detonante electrice de joasă intensitate prin
descărcări electrostatice ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 33
Experimentări privind riscul de aprindere a capselor de joasă intensitate prin descărcări
electrostatice de la om ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 34
Studiu de caz privind stabilirea cauzelor care au dus la producerea unui accident de
muncă datora t inițierii intempestive a unei capse detonante electrice ………………………….. .. 36
CAPITOLUL 2 ANALIZA CERINȚELOR DE EVALUARE/ÎNCERCARE A
ECHIPAMENTELOR I NDIVIDUALE DE PROTECȚIE (EIP) PENTRU REDUCEREA
RISCULUI DE APRINDERE A ATMOSFERELOR EXPLOZIVE PRIN DESCĂRCĂRI
ELECTROSTATICE DE LA OM ………………………….. ………………………….. ………………………….. 38
Considerații generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 38

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

4

Pardoseală conductivă ………………………….. ………………………….. ………………………….. 38
Încălțăminte disipativă și conductivă ………………………….. ………………………….. ………. 39
Îmbrăcăminte ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 40
Mănuși de protecție ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 41
Alte elemente ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 41
Cerințe privind evaluarea materialelor și echipamentelor individuale de protecție (EIP) din
punct de vedere al performanțelor de protecție împotriva electricității statice periculoase ….. 42
Selectarea echipamentelor individuale de protecție (EIP) pentru utilizare în zone cu pericol
de explozie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 43
Analiza metodelor de încercare a îmbrăcămintei/materialelor textile pentru determinarea
performanțelor de protecție ESD ………………………….. ………………………….. ………………………… 47
Noțiuni introductive ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 47
Studiul metodelor de încercare a îmbrăcăm intei / materialelor textile pentru
determinarea performanțelor de protecție ESD ………………………….. ………………………….. …. 50
Analiza aplicabilității metodelor de încercare pentru evaluarea performanțelor de
protecție la descărcări electrostatice ale îmbrăcămintei de protecție utilizată în atmosfere
potențial explozive ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 77
Probleme privind evaluarea conformității îmbrăcămintei de protecție pentru medii Ex
cu cerințele regulamentului Uniunii Europene privind EIP ………………………….. …………….. 80
CONTRIBU ȚII PERSONALE LA DEZVOLTAREA ÎNCERCĂRILOR DE
LABORATOR PENTRU VERIFICAREA PROPRIETĂȚILOR ANTISTATICE ALE
MATERIALELOR TEXTILE. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 85
Stabilirea încercărilor necesare pentru evaluarea conformității îmbrăcămintei cu
cerințele aplicabile de securitate, potrivit noilor standarde europene ………………………….. .. 85
Elaborarea documentaț iei de realizare a standului pentru măsurarea capacității de
disipare a sarcinii prin metoda de încercare folosind încărcarea prin inducție, stand pentru
determinarea caracteristicilor antistatice a EIP ………………………….. ………………………….. …. 86
Descrierea părților componente ale standului ………………………….. ……………………….. 88
Montaj și punere în funcțiune ………………………….. ………………………….. ………………… 89
Realizarea standului de încercare ………………………….. ………………………….. …………… 91
Implementarea metodei de încercare în cadrul laboratorului de încercări …………….. 95
Elaborarea procedurii de încercare pentru implementarea metodei de încercare în
sistemul de calitate al laboratorului în vederea extinderii domeniului de competență al
laboratorului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 98
CAPITOLUL 3 PERICOLUL DE INIȚIERE PRIN DESCĂRCĂRI ELECTROSTATICE A
CAPSELOR DETONANTE ELECTRICE, A ARTICOLELOR PIROTEHNICE, A
PROPULSANȚILOR ȘI A COMBUSTIB ILILOR PENTRU RACHETE ………………………….. . 99
Noțiuni introductive. Legislație națională și europeană. ………………………….. ………………. 99

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

5

3.2. Dezvoltarea încercărilor de laborator pentru determinarea sensibilității la descărcări
electrostatice a capselor detonante electrice ………………………….. ………………………….. ……….. 100
3.2.1. Analiza metodelor de evaluare și încercare a performanțelor de protecție (rezistența
la descărcări electrostatice) ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 100
3.2.2. Identificarea soluțiilor de implementare a noii metode de încercare a capselor
detonante electrice pentru evaluarea conformității cu cerințele de pr evenire a detonării
intempestive prin descărcări electrostatice. Stabilirea încercărilor necesare, a condițiilor de
încercare și aplicarea descărcării electrostatice ………………………….. ………………………….. .. 102
3.3. CONTRIBUȚII PERSONALE LA ELABORARAEA UNOR METODE INOVATIVE
PENTRU TESTAREA CAPSELOR DETONANTE ELECTRICE PRIVIND
SENSIBILITATEA LA DESCĂRCĂRI ELECTROSTATICE. REALIZARE STAND
ÎNCERCĂRI, EXPERIMENTĂRI DE LABORATOR Ș I IMPLEMENTAREA METODEI ÎN
PROCEDURILE DE ÎNCERCARE ÎN REGIM ACREDITAT ………………………….. ………… 103
3.3.1. Realizarea standului de încercare pentru testarea capselor detonante privind
performanțele de protecție împotriva inițierii necontrolate prin descărcări electrostatice . 103
3.3.2.Expe rimentarea și implementarea procedurii în laboratorul acreditat …………………. 104
3.3.3. Constatări făcute în timpul încercărilor de laborator efectuate pe capse detonante
electrice în faza de experimentare a standului ………………………….. ………………………….. …. 106
3.4. CONTRIBUȚII PERSONALE LA ELABORAREA UNEI METODE INOVATIVE
PENTRU TESTAREA PROPULSANȚILOR ȘI A COMBUSTIBILILOR PENTRU
RACHETE PRIVIND SENSIBILITATEA LA DESCĂRCĂRI ELECTROSTATICE ……. 107
3.4.1. Standul pentru determinarea sensibilității la descărcări electrostatice a
propulsanților și a combustibililor pentru rachete ………………………….. ………………………… 107
3.4.2. Elaborarea și implementarea procedurii de lucru în laboratorul acreditat pentru
încercări. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 110
4. CONCLUZII FINALE ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE ………………………….. ………………. 111
CONCLUZII FINALE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 111
Concluzii privind electricitatea statică ca sursă de inițiere a atmosferei explozive sau a
capselor detonante electrice, a articolelor pirotehnice, a propulsanților și a combust ibililor
pentru rachete ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 111
Concluzii privind analiza cerințelor de evaluare/încercare a echipamentelor individuale
de protecți e (EIP) pentru reducerea riscului de aprindere a atmosferelor explozive prin
descărcări electrostatice de la om ………………………….. ………………………….. ………………….. 113
CONTRIBUȚII P ERSONALE ………………………….. ………………………….. …………………… 114
Contribuții teoretice ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 114
Contribuții hardware ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 115
Contribuții experimenta le și aplicative ………………………….. ………………………….. ….. 115
DIRECȚII DE CERCETARE VIITOARE ………………………….. ………………………….. …… 116

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

6

BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 117
ANEXA 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 122
ANEXA 2 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 126
ANEXA 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 133

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

7

ACRONIME ȘI NOTAȚII

ASRO – Asociația Română de Standardizare
ATEx – Atmosferă explozivă
CEN – Comitetul European de Standardizare
EIP – Echipament individual de protecție
EN – Normă europeană
ESD – Electrostatic discharge (Descărcare electrostatică)
FIBC – Flexib le Intermediate Bulk Containers (Saci Big Bag)
HBM – Human Body Model (Modelul corpului uman)
HG – Hotărâre de Guvern
IEC – Comisia Electrotehnică Internațională
INCD -INSEMEX – Institutul Național de Cercetare Dezvoltare pentru Securitat e
Minieră și Protecție Antiexplozivă
ISO – International Organization for Standardization (Organizația Internațională
pentru standardizare)
LEL – Limita inferioară de explozivitate
MIE – Minimum Ignition Energy (Energia minimă de aprindere)
ON – Organism Notificat
SR – Standard român
UEL – Limita superioară de explozivitate

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

8

LISTA FIGURILOR

FIGURA SPECIFICAȚIE
1.1 Principiul electrizării de contact
1.2 Circuitul ele ctric echivalent pentru un conductor încărcat electrostatic
1.3 Imaginea unei descărcări tip „Corona”
1.4 Imaginea unei descărcări tip perie
1.5 Imaginea unei descărcări tip perie de propagare
1.6 Descărcări tip con într -un siloz
1.7 Diferite tipuri d e descărcări electrostatice incendiare
1.8 Prezentarea schematică a etapelor care conduc la inițierea unei atmosferei
explozive prin descărcări electrostatice
1.9 Prezentarea variabilelor ce intervin în evaluarea riscului de explozie.
1.10 Capse detona nte electrice
1.11 Părțile componente ale capselor detonante electrice
1.12 Părțile componente ale unui explozor
1.13 Cele trei moduri de descărcare a sarcinii electrostatice
1.14 Capsa detonantă electrică
1.15 Capsă cu manșon de protecție
1.16 Elect rizarea omului de la un echipament încărcat cu sarcină
1.17 Pericolul de inițiere intempestivă
2.1.a Structura materialelor textile omogene și eterogene
2.1.b Structura unor fibre conductive des utilizate
2.2 Cele trei mecanisme de disipare a sarcinii pe materialele textile ESD
2.3 Rezistivitatea de suprafață în corelație cu timpul de descărcare, pentru materialele
omogene
2.4 Exemplu de echipament pentru metoda de încercare cu încărcare triboelectrică,
conform standardului EN 1149 -3
2.5 Montajul ech ipamentelor pentru metoda de încercare cu încărcare prin inducție,
conform standardului EN 1149 -3
2.6 Schiță a montajului pentru metoda de încărcare prin contact VTT
2.7 Exemplu de procedură de frecare din cadrul metodei "Metoda de măsurare a
cantității de electricitate la încărcarea prin fricțiune" (JIS L 1094:1997)
2.8 Grafice de „încărcare prin inducție” care cuprind curbele descărcării pe materiale
tip metalic, cu miez și omogene
2.9 Schița metodei SP 2175 "Măsurarea timpului de descărcare a sarcini i la
îmbrăcămintea de protecție ESD"
2.10.a Procedurile metodei STFI nr.PS07 – Încărcarea îmbrăcămintei
2.10.b Procedurile metodei STFI nr.PS07 – Măsurarea potențialului
2.10.c Procedurile metodei STFI nr.PS07 – Inițierea și măsurarea descărcării
2.11 Propunere de protocol simplu de încercare pe baza metodelor SP2175 și STFI
PS07
2.12 Metoda Shirley 202

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

9

FIGURA SPECIFICAȚIE
2.13 Schema de principiu a standului de încercare a materialelor textile
cu metoda de încărcare prin inducție
2.14 Dimensiunile electrodului de câmp, ale sondei de măsurare a câmpului și ale
inelului de fixare a eșantionului precum și distanțele dintre componente
2.15 Sonda de măsurare a câmpului
2.16 Sursa de înaltă tensiune
2.17 Întrerupătorul rapid de înaltă tensiune cu semiconductori
2.18 Electrometrul
2.19 Ansamblul de fixare a eșantionului, a electrodului de câmp, a inelelor de susținere
și fixare și a brațului de susținere a sondei de măsurare
2.20 Desenul de execuție a sondei de măsurare
2.21 Standul de măsurare fără eșantionul de încerc are
2.22 Standul de măsurare cu eșantionul de încercare fixat
2.23 Schema electronică
2.24 Circuitul imprimat
2.25 Circuitul asamblat
2.26 Standul de încercare echipat cu aparatura de încercare
2.27 Testare eșantion 1
2.28 Testare eșantion 2
2.29 Oscilogramă obținută la calibrare (amplitudine 980mV)
2.30 Oscilogramă obținută pentru eșantionul 1 (t 50<10ms)
2.31 Oscilogramă obținută pentru eșantionul 2 (t 50<70μs)
3.1 Montajul aparaturii de încercare
3.2 Stand pentru testarea capselor privind perfo rmanțele de protecție împotriva inițierii
necontrolate prin descărcări electrostatice
3.3 Oscilograma impulsului și curbele generate de funcțiile matematice
3.4 Echipamentul la scară redusă X Spark 10
3.5 Schema bloc a echipamentului X Spark 10
3.6 Celulă cu capac din cupru, asamblată
3.7 Exemplu de înregistrare a unei descărcări (tensiune în funcție de timp).

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

10

LISTA TABELELOR

TABELUL SPECIFICAȚIE
1.1 Capacitățile unor obiecte conductoare
1.2 Capacitatea de inițiere (incendivitatea) diferi telor tipuri de descărcări
1.3 Valoarea energiilor pentru capsele detonante în funcție de producător
1.4 Clasificarea capselor detonante în funcție de sensibilitate
1.5 Rezultatele încercărilor pentru capsele de la UM Sadu de tip CE 0,5
2.1 Câteva exem ple de situații cu probabilitate de încărcare înaltă și joasă
2.2 Cerințe pentru îmbrăcămintea de protecție disipativă electrostatic și alte EIP
2.3 Factori electrostatici care influențează parametrii cheie care trebuie controlați cu
privire la îmbrăcămi ntea ESD încărcată
2.4 Sumarul evaluării metodelor existente de încercare pentru materialele textile ESD
2.5 Deviații standard ale repetabilității și reproductibilității
2.6 Recomandări primate de la grupul de lucru 5 – Îmbrăcăminte de protecție și mănuș i
2.7 Datele tehnice ale echipamentelor
3.1 Clasificarea capselor detonante electrice în funcție de curentul de neaprindere
3.2 Valorile impulsului ESD în funcție de clasa capsei detonante și a configurației

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

11

IMPORTANȚA ȘI NECESITATEA TEMEI.
OBIECTIVELE ȘI STRUCTURA TEZEI

Electricitatea statică este un fenomen des întâlnit în activit ățile industriale. Uneori face
parte din procese le tehnologice cum ar fi, de exemplu, vopsirea electrostatică, separarea
substanțelor , desprăfuirea, însă de cele mai multe ori, ea apare întâmplător și poate constitui un
pericol.
În prezența materialelor combustibile și / sau a substanțelor capabile să formeze amestecuri
explozive în aer sau în prezența explozivilor, descărcările electrostatice de la echipamente, părți
de instala ții, materiale sau de la persoane , pot genera incendii și explozii.
În teza de doctorat am abordat problematica evalu ării riscului de explozii prezentat de
formarea, acumularea și desc ărcarea sarcinilor electr ostatice în atmosfere poten țial explo zive,
precum și riscul de ini țiere intempestiv ă a capselor detonante electrice, a articolelor pirotehnice,
a propulsanților și a combustibililor pentru rachete. Scopul evalu ării riscului de explozii este de
a stabili m ăsuri de protec ție adecvate pe ntru prevenirea sau limitarea acestora .
Pentru reducerea riscului trebuie acționat atât asupra elementului sensibil (atmosfera
potențial explozivă sau materialele explozive) în sensul prevenirii formării amestecului exploziv
sau folosirii materialelor explozive mai puțin sensibile, cât și asupra surselor de electrizare în
sensul evitării sau a limit ării lor. În ce privește sursele de electrizare, mijloacele de protecție contra
electricității statice constau în prevenirea formării, acumulării și descărcă rii sarcinilor
electrostatice la echipamente, instalații , materiale și persoane. Este cunoscut faptul că pentru
elementele metalice protecția poate fi realizată cu ușurință prin legarea la pământ. Din acest motiv,
riscul electricității statice este asociat , în general, produselor confecționate parțial sau integral din
materiale nemetalice neconductive.
Multă vreme riscul electricității statice era doar o ipoteză. Cercetările și experimentările
efectuate în ultimele decenii, precum și numeroasele explozii ca re au avut loc, au confirmat
existența reală a acestui pericol, împotriva căruia trebuie luptat cu mijloace specifice pentru
asigurarea securității . În acest sens, la n ivel interna țional, s -a impus intensificarea activității pentru
elaborarea cerințelor de securitate și transpunerea lor în norme și standarde de securitate specifice.
Complexitatea fenomenelor electrostatice, multitudinea de factori de influență , care sunt greu de
măsurat și controlat chiar în condițiile actuale de cunoaștere tehnico -științif ică, fac ca și în prezent
problema protecției contra electricității statice să fie în studiu, în continu ă dezvoltare , atât la noi
în țară cât și în străinătate.
Din analiza normelor și standardelor de securitate ale diferitelor țări se constată că acest ea
nu acoperă întreaga arie a pericolelor prezentate de electricitatea statică și că acestea diferă între
ele. Problemele legate de reproductibilitatea / repetabilitatea încercărilor, diversitatea cazurilor
particulare de manifestare a electricității statice în practică, diversitatea materialelor și proceselor,
au dus la imposibilitatea ajungerii la un acord internațional în acest domeniu , în sensul armonizării
cerințelor de securitate, a metodelor de încercare și evaluare pentru asigurarea securit ății.
Încă din anul 1994 , când s-a elaborat Directiva ATEx, Consiliul European a dat mandat
comitetelor membre specifice să elaboreze, până în 2003 documentele normative pentru aspectele
de securitate neacoperite de norme. Astfel, pentru protecția contra electric ității statice s -a elaborat
un prim proiect de standard Report CENELEC TC 44X DRAFT R044 -00X: 1999 Safety of
machinery – Guidance and recommendations for the avoidance of hazard due to static electricity
(CLC/TR 50404 June 2003 Electrostatics – Code of prac tice for the avoidance of hazards due to
static electricity) la care s -a lucrat continuu în comitetele de standardizare european ă și care nu a

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

12

fost definitivat nici în prezent, actualm ente fiind în faza de specifica ție tehnic ă la CEI – TC 31 –
Equipment for explosive atmospheres (IEC TS 60079 -32-1:2013 +AMD1:2017 CVS Atmosfere
explozive – Partea 32 -1: Pericole electrostatice. Ghid ”). De asemenea standardele cu cerin țele
pentru capse le detonante , a propulsanților și combustibililor pentru rachete au fost definitivate
numai în anii 2004 -2005.
La noi în țară problematica protecției contra electricității statice intr ă în domeniul de
activitate al INCD -INSEMEX Petroșani , organism cu atribuții impor tante în domeniul securității
antiexplozive care desfășoară o activitate susținută pentru elaborarea cerințelor de securitate, a
metodelor și mijloacelor de realizare a protecției , de perfecționare a normelor și standardelor
specifice în scopul creșterii gradului de securitate a muncii la nivelul posibilităților și realizărilor
tehnico – științifice actuale , care reprezint ă de fapt nivelul actual acceptabil de securitate.
Având în vedere politica actuală a României de implementare a procedurilor europene ,
s-a pus accent pe armonizarea prescripțiilor naționale cu cele internaționale , colaborându-se în
acest sens cu organisme din străinătate.
Prin transpunerea Directivelor europene în legisla ția național ă [HG nr.245/2016 ] România
s-a aliniat la legisl ația europeană în domeniul protecției muncii, însă este necesară crearea
mecanismelor de aplicare a acestei legislații .
Astfel, în lucrarea de doctorat prezint rezultatele studiilor și cercet ărilor efectuate pentru
evaluarea riscului de explozii , pornind de la nivelul de cunoa ștere tehnico -științific ă în domeniu
la nivel interna țional și ținând cont de cerin țele normelor și standardelor europene, cu focalizare
pe metodele de încercare și simulare în laborator a performan țelor de protec ție la electricitate
static ă a materialelor și pe determinarea sensibilit ății articolelor, materialelor/ dispozitivelor
pirotehnice la ini țierea prin desc ărcări electrostatice.

Lucrarea este structurat ă pe 3 capitole:
1. Electricitatea statică ca sursă de inițiere a atmosfer ei explozive sau a capselor detonante
electrice, a articolelor pirotehnice, a propulsanților și a combustibililor pentru rachete ;
2. Analiza cerințelor de evaluare / încercare a echipamentelor individuale de protecție ( EIP)
pentru reducerea riscului de aprin dere a atmosferelor explo zive prin desc ărcări electrostatice
de la om ;
3. Pericolul de ini țiere a capselor detonante electrice, a articolelor pirotehnice, a propulsanților
și a combustibililor pentru rachete prin desc ărcări electrostatice .
Cele trei capitol e sunt urmate de CONCLUZII , Bibliografie și anexe .
Pe tot parcursul lucr ării am evi dențiat contribu țiile personale, pornind de la studiile
teoretice privind fenomenele de încărcare / acumulare și desc ărcare a sarcinilor electrostatice și a
factorilor de in fluen ță, a fenomenel or de aprindere a atmosferei explozi ve sau a dispozitivelor /
materialelor pirotehnice și identificarea cerin țelor de secu ritate cu eviden țierea stadiului actual de
cunoa ștere, până la realiz ările practice ale standurilor de încerc ări în laborator.
Partea consistent ă și valoroas ă a contribu țiilor personale o reprezint ă :
• elaborarea unei solu ții inovative pentru realizarea standului de încercare în laborator a
materialelor textile , stand pentru verificarea propriet ăților antis tatice, urmată de
experimentarea standului, validarea metodei de încercare și implementarea ei în sistemul
calității laboratorului de încercare, acreditat la nivel na țional GLI INSEMEX ;
• elaborarea soluției tehnice pentru re alizarea standului de încercare / realizar ea efectiv ă a
standului pentru testarea capselor detonante electrice privind performan țele de protec ție

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

13

împotriva ini țierii necontrolate prin descărcări electrostatice, experimentare a și
implementare a procedur ii în laboratorul acreditat pentru încerc ări;
• elaborarea unei metode inovative pentru determinarea sensibilității la descărcări
electrostatice a propulsanților și a combustibililor pentru rachete, identificarea solu țiilor
tehnice pentru efectuarea încerc ării, elaborarea soluțiilor de implementare a noi i metode de
încercare a propulsanților și a combustibililor pentru rachete pentru evaluarea conformității
cu cerințele de prevenire a detonării intempestive prin descărcări electrostatice .

Prin aplicarea în practică a rezultatelor obținute , am adus o contribuție importantă la
dezvoltarea metodelor și mijloacelor de protecție contra electricității statice , în scopul asigurării
unui nivel ridicat de securitate a muncii în zone cu atmosfere potențial explozive și la lucrări de
împușcare .
Studiile cu caracte r teoretic dar și practic, analiza cerințelor tehnice și de securitate,
experimentarea metodelor de încercare, cercetările de laborator și metodele de testare și evaluare
a pericolului de aprindere la echipamentele tehnice, au condus la îmbunătățirea perfo rmanțelor
sistemului actual de efectuare a încercărilor și de realizare a evaluărilor necesare certificării
conformit ății echipamentelor și materialelor cu cerin țele Directivelor europene.
Dezvoltarea metodelor de încercare prin elaborarea metodologiilor d e testare și evaluare ,
respectiv proiectarea standurilor de încercare, experimentarea lor și validarea metodelor de
încercare, contribuie la creșterea nivelului de eficacitate a sistemului actual de încercare /
certificare al laboratorului.
Pe de altă part e, prin elaborarea de metode și proceduri de încercare noi care să fie în
concordanță cu principiile și practicile internaționale , se asigură alinierea evaluării precise a
caracteristicilor echipamentelor tehnice destinate utilizării în medii cu atmosfere potențial
explozive la practica europeană în domeniu, precum și la dezvoltarea laboratorului de încercări în
conformitate cu principiile și cerințele din standardul SR EN ISO/CEI 17025:2005, pentru
furnizarea datelor necesare evaluării conformității cu cerințele esențiale de securitate și sănătate
prevăzute în Directivele Europene aplicabile.
Elaborarea și dezvoltarea metodelor și a procedurilor de încercare, prin asigurarea
infrastructurii / facilităților necesare, oferă posibilitatea cunoașterii tuturor aspectelor esențiale
legate de securitatea echipamentelor tehnice, având în vedere tendința general ascendentă de
creștere a nivelului de securitate și sănătate a lucrătorilor care își desfășoară activitatea în industrii
cu pericol de explozii.
În Anexa 3 prezint rezultatele obținute în urma și pe durata cercetării doctorale .
Menționez că dețin u n brevet de invenție și 4 propuner i de brevet de invenție în domeniul
inginerie minieră și inginerie electrică depus e la Oficiul de Stat pentru Invenții și Mărci – OSIM.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

14

CAPITOLUL 1

ELECTRICITATEA STATICĂ CA SURSĂ DE INIȚIERE A ATMOSFEREI
EXPLOZIVE SAU A CAPSELOR DETONANTE ELECTRICE, A
ARTICOLELOR PIROTEHNICE, A PROPULSANȚILOR ȘI A
COMBUSTIBILILOR PENTRU RACHETE

Formarea, acumularea și descărcarea sarcinilor electrostatice [10], [11], 22],
[34], [52]

În procese le industriale pot să apară sarcini electrostatice pe echipamente sau materiale .
Acestea pot provoca pe lângă daune materiale și incendii sau explozii. În evaluarea pericol ului
prezentat de încărcare a electrostatică , probabilitatea ca o atmosferă potențial explozivă să se
formeze în același timp și în același loc cu o încărcătură electrostatică periculoasă este factorul
critic . Cea mai mare probabilitate de a se produce , atât o încărcare periculoasă , cât și o atmosferă
potențial explozivă , este în cazul manipulării unor solide neconductive în vrac. Chiar și unele
substanțe conduc tive pot acumula încărcături mari, periculoase dacă sunt procesate în
echipamente neconduct ive. Încărcări cu s arcini electrost atice mari pot să apară, de asemenea, în
instalațiile neconduct ive sau în instalațiile conductive care nu sunt legate la pământ.
De exemplu, incendii și explozii care au ca sursă de aprindere electricitatea statică pot
să apară de la umplerea unei găleți de plastic cu toluen până la umplerea pneumatică a unui
recipient mare (a unui siloz de depozitare cu un solid combustibil în vrac ). Accidente pot să apară
și în timpul umplerii în uscătoare a produselor cu solvenți, golirea centrifugilor și deversarea
solidelor combustibile din sacii big bag FIBC (FIBCs – Flexible Intermediate Bulk Containers ).
Pericolele de aprindere cauzate de încărcăturile electrostatice sunt subiectul mai multor
cărți, ghiduri și literatură de specialitate, dar până în prezent nu s -a elaborat un standard european,
acesta fiind în lucru de mai mulți ani. Astfel, încă din 1999 s -a demarat elaborarea unui document
raport: Report CENELEC TC 44X Draft R004 -001 – Februarie 1999 „ Safety of machinery –
Guidance and recommendations for the av oidance of hazards due to static electricity ” (Siguranța
utilajelor – Ghid și recomandări pentru evitarea pericolelor datorate electricității statice ), care însă
nu a fost definitivat nici până în prezent.
Documentul în timp a cunoscut mai multe faze , și anume :
– proiectul prEN August 2002 CENELEC TC 31(sec) 388 „ Electrostatics . Code of practice
for the avoidance of hazards due to static electricity ” (Electrostatică. Cod practic pentru evitarea
pericolelor datorate electricității statice );
– CLC/TR 5 0404 June 2003 „ Electrostatics – Code of practice for the avoidance of hazards
due to static electricity” (Cod practic pentru evitarea pericolelor datorate electricității statice );
– actualmente ajungând -se la un Raport Tehnic IEC 60079 -32 TS Ed. 1.0: „Explosive
atmospheres – Electrostatics hazards ” (Atmosfere explozive – Pericole Electrostatic e) cu două
părți: Part 32 -1: Guidance (Îndrumător) și Part 32 -2: Tests (Încercări) .
Electricitatea statică este unul dintre fenomenele întâlnite în mod frecvent în activitățile
practice , dar și în viața de zi cu zi. Multe dintre efectele acesteia trec complet neobservate sau
produc o simplă neplăcere, însă electricitatea statică poate să genereze și situații periculoase.
Electricitatea statică poate genera următo arele situații periculoase: incendii și/sau
explozii, detonarea intempestivă a capselor detonante electrice, acționarea intempestivă a

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

15

aparaturii sensibile de comand ă și control, șoc electric la persoane, șoc electric în combinație cu
un alt pericol (căder e, împiedicare). Cu toate acestea , există însă și situații când electricitatea
statică este dorită, când nu generează situații periculoase , făcând parte dintr -un proces tehnologic .
De exemplu , la vopsirea în câmp electrostatic, la tipărirea prin proces ele ctrostatic , sortarea
materialelor în câmp electrostatic, etc.
Acumularea și descărcarea sarcinilor electrostatice poate genera probleme și pericole într-
un domeniu industrial larg, în multe medii de lucru , prezentând pericol de aprindere și explozie ,
în special în industriile chimică, farmaceutică, a petrolului și de prelucrare a alimentelor .
Formarea și acumularea sarcinilor electrostatice are loc ca urmare a mecanismelor de
electrizare.
Unul din mecanismele de electrizare care duce la apariția și formar ea sarcinilor
electrostatice este electrizarea de contact (Figura 1.1) . Două materiale de natură diferită care sunt
aduse în contact și separate apoi, vor purta sarcini electrostatice egale ca mărime și de semne
contrare.

Fig.1.1 – Principiul electrizări i de contact

De asemenea , o altă componentă a mecanismului de electrizare o reprezintă electrizarea
prin inducție, caz în care produsele conductoare pot fi încărcate cu sarcini de natură electrostatică
de la un alt obiect încărcat aflat în apropiere. Produsele pot primi, de asemenea, sarcini prin
transfer fie direct de la alte obiecte, fie prin influen ță, printr -un curent de ioni.
Sarcina acumulată pe un solid sau pe un lichid creează pericol doar dacă aceasta este
transmisă pe un alt corp sau către p ământ. Aceste descărcări variază mult ca tip și grad potențial
de inițiere.

Acumularea de sarcini electrostatice

După separarea din timpul procesului de încărcare electrostatică sarcinile se pot recombina
foarte rapid, fie direct prin contact , fie prin pământ. Sarcinile de pe un nonconductor sunt reținute
din cauza rezistenței materialului însuși. Dar pentru ca un conductor să rămână încărcat, el trebuie
să fie izolat de alți conductori și de pământ.
În condiții normale, gazele pure sunt n econduct ive și sarcinile de pe particulele suspendate
pot să rămână pe perioade lungi de timp, indiferent de conductivitatea particulelor propriu -zise.
Este cazul particulelor din norii de praf, ceață sau din material ul pulverizat .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

16

În toate cazurile, sarcinile se scurg c u o valoare determinată de rezistențele non –
conductorilor din sistem , procesul fiind cunoscut ca relaxare. Nivelele rezistenței, rezistivității sau
conductivității care pot conduce la situații periculoase depind în mare măsură de procesele
industriale .
În multe procese industriale există generare continuă de sarcini care se acumulează pe
conductori izolați. De exemplu, atunci când un curent de lichid sau pulbere încărcată curge într –
un container metalic izolat, potențialul de pe conductorul izolat este rezu ltatul echilibrului dintre
rata de formare a sarcinilor și rata de scurgere. Circuitul electric echivalent este arătat în figura
1.2 iar potențialul conductorului este dat de ecuația:
𝑉=𝐼⋅𝑅{1−𝑒𝑥𝑝 (−𝑡
𝑅⋅𝐶)}, (1.1)
unde:
V este potențialul c onductorului, în Volți;
C este capacitatea, în Farazi;
R este rezistența de scurgere la pământ, în Ohmi;
I este curentul de încărcare, în Amperi;
t este timpul scurs de la începerea încărcării, în secunde.
Potențialul maxim este atins atunci când t este mare și deci este:
𝑉𝑚𝑎𝑥 =𝐼∙𝑅

Fig. 1.2 – Circuitul electric echivalent pentru un conductor încărcat electrostatic.

Rezistența de scurgere și capacitatea unui conductor izolat pot fi de obicei măsurate, prin
măsurarea acestora putându -se stabili dacă se pot acumula nivele periculoase de sarcină. Totuși,
această evaluare nu poate fi efectuată pentru suspensii de prafuri în aer și cețuri.
Dacă rezistivitatea de volum a pulberii în vrac este mare, sarcinile pot fi reținute pe
pulbere chiar dacă ele sunt în interiorul unui container sau în contact cu un metal legat la pământ.
Timpul necesar sarcinii să scadă la 1/e din valoarea inițială (unde e este 2,718 ) este cunoscut sub
numele de timp de relaxare. El este dat de ecuația:
𝜏=𝑆⋅𝜀𝑟⋅𝜀𝑂, (1.2)
unde:

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

17

𝜀𝑟 este permisivitatea relativă a pulberii;
𝜀𝑂 este permisivitatea spațiului liber (8,85×10-12 F/m);
S este rezistivitatea de volum a pulberii.

O rezistivitate de volum de 1010 m și o permisivitate relativă de 2 rezultă î ntr-un timp
de relaxare de aproximativ 0,2 s. Aceasta înseamnă că după 0,2 s, în jur de două treimi din
cantitatea de sarcini din pulberea în vrac a fost descărcat ă la pământ.
Din cauză că aerul este un foarte bun izolator, scăderea de sarcini pentru o pul bere în
suspensie în aer (nor de praf) nu este influențată de rezistivitatea de volum a pulberii. Sarcinile
rămân pe particulele de pulbere până când ele interacționează între ele sau cu echipamentul. În
aceste circumstanțe scăderea de sarcină este influen țată în special de mișcarea particulelor
provocată de curenții de aer, gravitate și de zone le de câmpuri de potențial .
Atât pentru pulberea în vrac , cât și pentru pulberea în suspensie în aer, nivelele de sarcini
sunt limitate de apariția descărcărilor. Ac estea vor apărea atunci când câmpul electric, care are
valoarea cea mai ridicată la limita acumulării de praf sau a norului de praf, atinge rigiditatea
dielectrică a aerului, de 3 MVm-1.

Descărcări electrostatice [52], [61],

Descărcările de electricitat e statică variază mult ca tip și grad potențial de inițiere.
Literatura de specialitate face referire la următoarele tipuri de descărcări electrostatice:
• Scântei
O scânteie reprezintă o descărcare între doi conductori solizi sau lichizi. Se caracterize ază
printr -un canal de descărcare luminos , foarte bine definit , ce transportă un curent cu densitate
mare. Ionizarea gazului din canal este completă pe toată lungimea sa. Descărcarea este foarte
rapidă și de mare intensitate.
O scânteie are loc între doi conductori atunci când intensitatea câmpului dintre ei depășește
intensitatea dielectrică de străpungere a atmosferei. Diferența de potențial dintre conductori
necesară pentru a produce declanșarea , depinde atât de forma conductorilor , cât și de distanța
dintre ei. De exemplu, intensitatea necesară a câmpului de descărcare pentru suprafețe plane sau
cu raza de cel puțin 10 mm pentru fiecare este de cca. 3 MVm-1, pentru cazul aerului normal și
crește odată cu descreșterea distanței dintre suprafețe .
Deoar ece obiectele între care se formează scânteia sunt conductori, majoritatea sarcinii
stocate se scurge prin scânteie. În practică, aceasta disipează majoritatea energiei stocate. Energia
scânteii între un corp conducător și un obiect bun conducător legat la pământ, poate fi calculată
utilizând formula de mai jos:
𝑊=𝑄∙𝑉=12⁄𝐶∙𝑉2 , (1.3)
unde:
W este energia disipată, în jouli;
Q este cantitatea de sarcină a conductorului, în coulombi;
V este potențialul, în volți;
C este capacitatea, în farazi.

Aceasta este valoarea maximă a energiei , iar energia din scânteie este mai mică dacă există
o anumită rezistență în calea de descărcare spre pământ. Valorile tipice pentru capacitățile
obiectelor conducto are sunt date în tabelul 1.1.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

18

Obiect Capacitate
pF*
Elemente metalice mici (recipiente, mufe) 10 – 20
Containere mici (recipiente, tamburi de 50l) 10 – 100
Containere de mărime medie (de la 250l la 500l) 50 – 300
Elemente de importanță mare dintr -o uzină (vase de reacție) aflate
în vecină tatea unei rețele de pământare 100 – 1000
Corpul uman 100 – 300
* 1 pF = 1×10-12 F
Tab. 1.1 – Capacitățile unor obiecte conductoare .

Exemplu de calcul a energiei de descărcare a scânteii:
Un container metalic nelegat la rețeaua de pământare este umpl ut cu praf de la o unitate
de mărunțit. Într -o astfel de situație valorile pot fi pentru curentul de încărcare I = 10-7 A, pentru
rezistenț a de scurgere la pământ a containerului R = 1011  iar pentru capacitate C = 50 pF.
Tensiunea maximă pe containerul metalic va fi:

𝑉𝑚𝑎𝑥 =𝐼∙𝑅=10𝑘𝑉, (1.4)

și energia maximă eliberată la descărcarea scânteii este:

𝑊𝑚𝑎𝑥 =12⁄𝐶∙𝑉𝑚𝑎𝑥2=2,5𝑚𝐽, (1.5)

• Descărcări „Corona”

Acest tip de descărcare are loc în zonele ascuțite sau la marginile con ductorilor .
Descărcarea „Corona” (figura 1.3) poate avea loc când un conductor legat la p ământ , conductor
care prezintă zone ascuțite , este mișcat în direcția unui obiect puternic încărcat sau dacă acestuia
i se mărește foarte mult potențialul .
Descărcare a are loc datorită valorii foarte ridicate a câmpul ui electric în zona suprafețelor
ascuțite ( 3 MV/m). Deoarece câmpul electric situat mai departe de zona ascuțită scade rapid,
zona de ionizare nu se întinde mai departe . Descărcarea p oate fi direcționat ă către obiectul cu
sarcina sau, în cazul unui conductor cu potențial ridicat, poate fi direcționat ă în direcția opusă
conductorului.
Descărcările de tip „Corona” sunt dificil de observat , dar în situația unei lumini difuze se
poate observa o mic ă pâlpâir e lângă respectivul punct de descărcare . În afara acestei regiuni
ionizate, ionii se pot împrăștia, polaritatea lor fiind dependentă de direcția câmpului.
Densitatea energetică din descărcare este mult mai mică comparativ cu cea de la
descărcarea de tip s cânteie și de aceea descărcările de tip „Corona” nu prezintă pericol de inițiere
a atmosferei explozive.
Totuși în unele situații, de exemplu dacă se înregistrează o creștere a potențialului
conductorului ascuțit, efectul „Corona” se poate transforma într -o descărcare tip scânteie între
respectivul conductor și un alt obiect.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

19

În concluzie acest tip de descărcare se caracterizează printr -o energ ie mai mică de 0.2 mJ .
Acest tip de descărcare:
• Poate iniția doar gazele sau vaporii foarte sensibili (H2, CS2, etc.)
• Raza curburii trebuie să fie mai mică de 0.5 mm, doar altfel descărcarea perie poate să
apară.

Fig. 1.3 – Imaginea unei descărcări tip „Corona”

• Descărcări tip perie

Aceste descărcări (figura 1.4) pot avea loc atunci când conductori rotunzi (o puși celor
ascuțiți), legați la rețeaua de pământare , sunt deplasați către obiecte încărcate cu sarcină, slab
conducător . Acest tip de descărcare poate să apară , de exemplu, între degetul unei persoane și o
suprafață din material plastic.
Aceste descărcă ri, în condiții normale , au o durată scurtă și pot fi observate și auzite. Spre
deosebire de descărcările tip scânteie, aceste descărcări au tendința de a implica doar o mică parte
din sarcina totală , iar descărcarea nu ajunge să lege cele două obiecte.
În ciuda acestui fapt, descărcările de tip perie pot aprinde gazele și vaporii cei mai
inflamabili. Nu există nici o dovadă totuși care să demonstreze că pulberile, chiar și cele mai
sensibile, pot fi aprinse de descărcările de tip perie.
Energia produsă de acest tip de descărcare are valoarea max imă cuprinsă între 1 până la 3
mJ.

Fig. 1. 4 – Imaginea unei descărcări tip perie.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

20

• Descărcările tip perie de propagare (figura 1.5)
Pentru ca acest tip de descărcare să apară este necesar să existe o coală (u n strat) de
material de rezistivitate mare și cu o rezisten ță dielectrică mare, cu cele două suprafețe ale colii
puternic încărcate cu sarcini de polaritate opusă.
Descărcarea este inițiată de o conectare electrică (scurtcircuit) între cele două suprafeț e.
De cele mai multe ori are o formă arborescentă strălucitoare și este însoțită de un zgomot
puternic. Coala de material încărcată bipolar poate fi ”liberă în spațiu ” sau, de cele mai multe
ori, să aibă o suprafață cu un contact intim cu un material bun c onducător (în mod normal legat
la rețeaua de pământare).
Conectarea electrică (s curtcircuitul ) poate fi obținut prin:
• străpungerea suprafeței (mecanic sau cu un echipament electric);
• prin apropierea ambelor suprafețe simultan de doi electrozi conectați e lectric, ori
• atunci când una din suprafețe este legată la rețeaua de pământare atingând cealaltă
suprafață cu un conductor legat la rețeaua de pământare.
Descărcarea adună cea mai mare parte din sarcinile distribuite pe suprafețele slab
conductoare și l e canalizează acolo unde are loc scurtcircuitul. Condițiile necesare pentru acest
tip de descărcare pot fi destul de dificil de îndeplinit, în special pentru cazul colilor groase.
În majoritatea situațiilor , o grosime mai mare de 8 mm este suficientă pen tru a preveni
descărcările de tip perie de propagare. Pentru colile mai subțiri de această valoare, este necesară
o densitate de sarcină de suprafață de cel puțin 2,5 x 10 -4 C/m2.
O altă cerință este aceea ca tensiunea de rupere prin materialul izolator s ă fie mai mare
de 4 kV. Aceasta înseamnă că sarcina pe straturile de vopsea nu dă naștere în mod normal la
descărcări de tip perie de propagare.
Notă: Trebuie avută mare atenție atunci când se utilizează criteriul de 4 kV. De exemplu
straturile groase de m ateriale țesute sau poroase pot rezista la tensiuni mai mari de 4 kV dar nu
generează descărcări de tip perie de propagare dacă nu au încorporat un strat de material etanș,
de exemplu unul capabil să reziste la tensiuni mai mari de 4 kV.
Energia eliberat ă în cursul unor astfel de descărcări poate fi mare (1 J sau mai mare), ea
depin zând de zon ă, de grosime , de suprafața colii încărcate cu sarcină și de densitatea de sarcină.
Descărcările tip perie de propagare pot provoca aprinderea gazelor explozive, a vaporilor
sau a atmosferelor încărcate cu praf.

Figura 1.5 – Imaginea unei descărcări tip perie de propagare.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

21

• Descărcări de tip fulger

În principiu , aceste descărcări au loc în interiorul norilor de praf sau de la norii de praf
către pământ . Apar atunci când intensitatea câmpului este destul de ridicată datorită particulelor
de sarcină. Astfel de descărcări de tip fulger p ot fi observate în norii de cenușă în timpul erupției
vulcanilor.
Aceste descărcări sunt în mod evident capabile să aprindă pra furi ușor inflamabile, dar nu
au fost niciodată observate în norii de praf ce iau naștere în timpul operațiilor industriale. Conform
investigațiilor experimentale , este puțin probabil ca aceste descărcări să aibă loc în interiorul
silozurilor cu un volum m ai mic de 60 m3 sau în silozuri cu un diametru mai mic de trei metri
indiferent de înălțime.
Aceste dimensiuni nu reprezintă în mod necesar limitele maxime de securitate, aceste
dimensiuni au la bază mărimea echipamentului utilizat în investigațiile efec tuate.
Este puțin probabil ca aceste descărcări să aibă loc în silozuri mai mari sau containere
deoarece intensitățile câmpului rămân mai mici de 500 kV/m.

• Descărcările de tip con (figura 1 .6)

Atunci când silozurile sau containerele mari sunt umplute cu un praf puternic încărcat cu
sarcină , slab conducător, se generează o zonă de densitate mare de sarcină în interiorul grămezii
de praf. Acest lucru conduce la apariția unor câmpuri electrice în partea superioară a grămezii de
praf. În aceast ă situație au fost observate descărcări importante (de formă radială în cazul
containerelor cilindrice) de -a lungul suprafeței.
Condițiile necesare pentru acest tip de descărcare sunt foarte complexe, factorii cei mai
importanți fiind rezistivitatea prafului vrac, curentul de încărcare, volumul și geometria prafului
vrac și mărimea particulei. S -a constat că acest tip de descărcare poate aprin de atmosfere cu gaze
și vapori inflamabili , precum și atmosfere sensibile de praf combustibil în aer.
Pe baza ultimelor rez ultate obținute, energia medie eliberată în timpul unor astfel de
descărcări depinde de diametrul silozului și de mărimea particulei ce formează grămada de praf.
Pentru silozuri le cu diametre cuprinse între 0,5 și 3 m și care conțin granule de praf cu mărimea
între 0,1 și 3 mm, energia eliberată de descărcările de tip con poate fi estimată cu următoarea
formulă:
𝑊=5,22∙𝐷3,36∙𝑑1,46, (1.6)
unde:
W limita superioară a energiei descărcării de tip con, în mJ;
D diametrul silozului bun conducător legat la rețeaua de pământare, în m;
d diametrul mediu al granulelor de praf ce formează conul, în mm.

După cum rezultă din formula de mai sus , descărcările tip con formate de prafurile grosiere
au o energie mult mai mare comparativ cu cea generată de prafur ile fine. Astfel, cea mai
periculoasă situație este atunci când granulele slab conductoare sunt puse împreună cu prafurile
fine, formând un nor de praf cu energie minimă de aprindere scăzută. În acest caz energia maximă
de descărcare este de aproximativ 25 mJ.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

22

Fig. 1.5 – Descărcări tip con într -un siloz.

O sinteză a diferitelor tipuri de descărcări incend ive este prezentată în următoarea figură:

Fig. 1.6 – Diferite tipuri de descărcări electrostatice incendiare.

Măsuri de prevenire a electricităț ii statice periculoase

Dintre măsurile de prevenire a descărcărilor de electricitate statică pot fi amintite
următoarele:
• legarea la pământ;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

23

• utilizarea unor materiale adecvate;
• antistatizarea materialelor;
• alegerea formei constructive adecvate (suprafața , distanța față de elemente le
conductoare legate la pământ, grosimile materialelor ne conductive);
• evitarea frecărilor periculoase (limitarea vitezei de deplasare la benzi sau a vitezei de
curgere prin conducte);
• condiții de mediu (umidități ridicate);
• folosirea neutralizatoarelor de sarcini.
O soluție evidentă pentru prevenirea electricității statice periculoase este conectarea
electrică la pământ a tuturor echipamentelor aflate în atmosfere potențial explozive , inclusiv a
persoanelor, dar aceast ă soluție nu poate fi aplicată pentru obiecte le din materiale izolante .
Asigurarea securității în industrie, în locuri cu atmosferă potențial explozivă, la
producerea, depozitarea și transportul explozivilor de uz civil, presupune analizarea fiecărei
situații în par te, în ceea ce privește potențialele surse de electrizare, probabilitatea prezenței și
persistenței atmosferei explozive sau a explozivilor și prin impunerea măsurilor de protecție
adecvate pentru reducerea riscului la un nivel acceptabil. În standardul SR EN 1127 -1 sunt date,
la modul general, măsurile de protecție contra pericolelor de aprindere cauzate de electricitatea
statică în industrie.
Dacă s -au identificat pericolele cauzate de electricitatea statică, în funcție de categorie,
trebuie respectate următoarele prescripții specifice pentru echipamente, sisteme protectoare și
componente:
• Pentru t oate categoriile. Cea mai importantă măsură de protecție este legarea împreună a
tuturor părților conductive care s -ar putea încărca periculos și apoi legarea lor la pământ.
Această măsură de protecție însă nu este suficientă în prezența materialelor neconductive.
În acest caz, trebuie evitate nivelurile periculoase de încărcare a părților și materialelor ne –
conductive, inclusiv solidele, lichidele și prafurile. Aceste informații trebuie incluse în
instrucțiunile de utilizare.
• Categoria 1. Trebuie eliminate descărcările incendive și trebuie să se țină seama de rarele
defecte care pot apare .
• Categoria 2. Să nu se producă descărcări incendive în timpul utilizării p revăzute a
instalațiilor, inclusiv întreținerea și curățarea sau în timpul defectelor care pot fi anticipate
în mod normal.
• Categoria 3. De regulă alte măsuri decât cele de legare la pământ sunt necesare doar dacă
se produc frecvent descărcări incendive (d e ex. în cazul curelelor de transmisie ne-
conductive).
Pentru anumite tipuri de echipamente, sisteme protectoare și componente sau
echipamente individuale de protecție destinate utilizării în atmosfere potențial explozive s -au
elaborat standarde specifice în care se dau cerințele constructive corespunzător destinației.
Din analiza informațiilor existente rezultă că descărcări le electrostatice reprezintă un risc
din punct de vedere al inițierii atmosferelor explozive și al explozivilor de uz civil . Prin urma re,
sunt necesare măsuri de prevenire a descărcărilor de electricitate statică , îndeosebi atunci când
prezența atmosferel or explozive sau a materialelor explozive nu poate fi evitată, existând astfel
riscul prezenței simultane atât a atmosferelor explozive / materialelor explozive , cât și a
descărcărilor electrostatice.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

24

Evaluarea riscului de aprindere a atmosferelor explozive praf/aer prin
descărcări electrostatice

Evaluarea apariției și determinarea incendivit ății descărcărilor electrostatice în diferite
situații reale este cel mai important și cel mai dificil pas în analizarea pericolelor create prin
încărcări electrostatice. În tabelul 1.2 prezint capacitatea de inițiere (incendivitatea) a diferitelor
tipuri de descărcări electrostatice care au loc în practică.

Tipul descărcării Incendivitatea
Gaze, vapori Praf
MIE < 0.025 mJ MIE > 0.025 mJ
Descărcare tip scânteie + + +
Descărcare vârf de ac + – –
Descărcare perie + + –
Descărcare perie de propagare + + +
Descărcare tip con + + ++
Descă rcare tip fulger + + +
+ este posibilă inițierea
– nu este posibilă inițierea
Tab. 1.2 – Capacitatea de inițiere (incendivitatea) a diferitelor tipuri de descărcări.

Datele necesare pentru o analiză fiabilă sunt :
• cunoașterea exactă a proprietățilo r amestecului potențial exploziv care poate fi prezent ;
• rezistențele sau conductivitățile substanțelor, aparatelor, ambalajelor, materialelor și
echipamentelor individuale utilizate ;
• volumele și aranjamentul geometric al instalațiilor și al dispozitivelor tehnice, precum și
• cunoștințe precise despre condițiile existente de scurgere la pământ și a condițiilor de
echilibru al potențialului.
Astfel , o evaluare a riscului de explozie trebuie să ia în considerare probabilitatea formării
sarcinilor electrostatic e și descărcarea lor atât la echipamente cât și la produs sau material .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

25

Fig. 1.7 – Prezentarea schematică a etapelor care conduc la inițierea unei atmosferei explozive prin
descărcări electrostatice .

Cunoscând incendivitatea descărcării (adică can titatea de energie eliberată) și
sensibilitatea atmosferei potențial explozive existente, așa cum a fost caracterizată prin energia
minimă de aprindere, se poate stabili dacă aprinderea apare sau nu.
Variabilele fizice care descriu și influențează etapel e aprinderii electrostatice sunt schițate
în figura 1 .8.
Procesul sau operația efectuată determină procesul de separare și, prin urmare, intensitatea
curentului de încărcare.
Diferite niveluri de rezistență ale componentelor echipamentelor sau produsel or și
conexiunea electrică la pământ determină dacă încărcările pot fi disipate la pământ în condiții de
siguranță sau vor continua să se acumuleze.
Evaluarea apariției de descărcări de toate tipurile este practic cel mai important lucru și,
de asemenea , cel mai dificil pas în analizarea pericolelor create de încărcările electrostatice.
Pentru că este imposibilă evaluarea apariției descărcărilor în medii industriale, pe baza legilor
fizicii plasmei, pur și simplu abordarea fenomenologică este cea utiliza tă în mod normal.
Pe lângă nivelul de încărcare, apariția descărcărilor depinde de proprietățile electrice și
aranjarea spațială a obiectelor încărcate. Aceste variabile determină natura descărcării și, prin
urmare, cantitatea de energie eliberată. Compara ția dintre energia minimă de aprindere a
atmosferei potențial explozive cu energia de descărcare electrostatică poate fi concludentă la
evaluarea riscului.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

26

Fig. 1.8 – Prezentarea variabilelor ce intervin în evaluarea riscului de explozie.

Analiza ris cului de ini țiere inte mpesti vă a explozivilor și/sau a dispozitivelor
de inițiere prin descărcări electrostatice

În cazul capselor detonante electrice , a propulsanților și a combustibililor pentru rachete
există riscul de inițiere intempestivă a acestora prin intermediul descărcărilor electrostatice. Î n
industria producătoare de explozivi prezența electricității statice și implicit a descărcărilor
electrostatice nu poate fi prevenită în totalitate, deci și în acest sector de activitate este necesar ă o
evaluare a riscului de inițiere necontrolată (intempestivă). Pentru aceast ă evaluare trebuie
determinată sensibilitatea la descărcări electrostatice.
Pentru determinarea sensibilității la descărcări electrostatice au fost dezvoltate metode de
încercare , metode care au fost standardizate ( SR EN 13763 -13:2004 ; SR EN 13938 -2:2005) și
care permit determinarea în condiții de laborator a sensibilității la descărcări electrostatice a
capselor detonante electrice, a propulsanților și a combustibililor pentru rachete.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

27

În funcție de sensibilitatea la descărcări electrostatice este necesar să fie aplicate, ca și în
cazul atmosferelor explozive, măsuri adecvate de prevenire a descărcărilor de electricitate statică.
În cazul capselor detonante electrice, a propulsanților și combustibililor pentru rachete
riscul inițierii intempestive prin descărcări electrostatice apare în principal ca urmare a
electricității statice acumulate de către persoane. Acumularea se poate produce p rintr-o
multitudine de mecanisme cum ar fi, de exemp lu: deplasarea pe o pardoseală, așezarea / ridicarea
de pe scaun, scoaterea îmbrăcămintei, etc. Persoanele pot dobândi sarcini de natură electrostatică
(potențial electrostatic) capabile să producă descărcări electrostatice cu energii de descărcare de
valori considerabile (de ordinul mJ).

Cercet ări efectuate la INCD I NSEMEX privind riscul inițierii intempestive
prin descărcări electrostatice a capselor detonante electrice [56] ,[58]

Construcția și funcționarea capselor detonante electrice

Fig. 1.9 – Capse detonante electrice.

O capsă detonantă este un obiect format dintr -un tub mic de metal sau de plastic ce conține
o încărcătură primară de exploziv, cum ar fi azidă de plumb, și o încărcătură secundară de
explozivi cum ar fi PETN, sau alte combinații de explozivi a căror masă de regulă nu depășește
2 g (figura 1.10 prezintă părțile componente ale unei capse detonante electrice) .
O capsă detonantă electrică este o capsă detonantă asamblată care este activată prin
intermediul unui curent electric produs de un dispozitiv de inițiere (figura 1.11 prezintă un
explozor).
Notă : Capsele electrice detonante presupun sisteme de inițiere de curent continuu și
curent alternativ (cuplate magnetic).
Pentru inițierea încărcăturilor explozive se folosesc, pe plan mon dial, mai multe tipuri de
capse detonante electrice. Diversitatea tipurilor de capse existente este o consecință a eforturilor
firmelor constructoare pentru satisfacerea cerințelor exprimate de beneficiari, corespunzătoare
condițiilor diferite în care se e xecută lucrările de împușcare, în scopul obținerii eficienței dorite ,
precum și pentru asigurarea unui nivel ridicat de securitate pentru prevenirea riscului detonărilor
intempestive de la surse de inițiere exterioare.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

28

Fig. 1.10 – Părți le componente ale capse lor detonante electrice.

Fig. 1.11 – Părțile componente ale unui e xplozor .

Aceste tipuri de capse au performanțe diferite de protecție la descărcarea unor sarcini
electrostatice în cele trei moduri posibile :

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

29

– descărcare între reofori, pe ca lea normală de inițiere a capsei – RR (figura 1 .12 a);
– descărcare între tubul capsei și un reofor – T1R ( figura 1 .12 b) ;
– descărcare între tubul capsei și reoforii scurtcircuitați – TRS (figura 1 .12 c).

Fig. 1.12 – Cele trei moduri de descărcare a sarcinii electrostatice.

Analiza performanțelor de protecție la descărcări electrostatice ale diferitelor
tipuri de capse detonante

O analiză a performanțelor de protecție la electricitatea statică s -a făcut pornind de la
parametrii garantați de prod ucători.
Întrucât valorile parametrilor de încercare diferă de la un caz la altul, o evaluare
comparativă se poate face după criteriul energetic, respectiv prin compararea valorilor energiilor
descărcărilor capacitive respective, care pot fi determinate cu relația :
𝑊=𝐶∙𝑈22⁄, (1.7)
unde :
W energia ;
C capacitatea de înmagazinare ;
U tensiunea de pe condensator .
În tabelul 1.3 prezint valorile energiilor corespunzătoare celor trei moduri de descărcare
posibile, pentru mai multe tipuri de capse , de la diverși producători.
Analizând datele prezentate în tabelul 1.3, se pot observa clar performanțele superioare de
protecție la capsele de medie, de înaltă și foarte înaltă intensitate, față de cele de joasă intensitate.
De asemenea se observă că, întrucât toate capsele sunt prevăzute cu manșon de protecție
pentru limitarea scânteilor incendiare de descărcare între tub și cireașa de aprindere, se obțin
performanțe superioare de protecție în modul de descărcare TRS.
Performanța de asigurare a prote cției în cazul unei capse , în ansamblul ei , trebuie
considerată în raport cu valoarea cea mai mică a energiei de descărcare, care, după cum se observă
din tabel, corespunde descărcărilor în modul RR.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

30

Tipul capsei RR T1R TRS
U(kV)/C(pF) W,
(mJ) U(kV)/C(p F) W,
(mJ) U(kV)/C(pF) W,
(mJ)
Nitro -Bickford (Fr)
Daveydet BI 66 2,5/1000 3 3,5/1000 6 5,5/1000 15
Nitro -Bickford (Fr)
Daveydet MI 77 5/1000 25 6/2000 36 11/2000 121
Nitro -Bickford (Fr)
Daveydet HI 67 28/3000 1176 28/3000 1176 28/3000 1176
Nitro -Bickford (Fr)
Daveydet super HI 28/3000 1176 28,5/3000 1218 28/3000 1176
Dynamit Nobel(Ger)
U.U-S,U – SWS,UD –
S 10/2000 OL
8/2000 Cu 100
64 10/2000 OL
7/2000 Cu 100
49 15/2500 OL
8/2500 Cu 281
80
Dynamit Nobel(Ger)
HS,HSPE,HU
30/2500
1125
30/2500
1125
30/2500
1125
UEE Explosivos –
Spania
S ( sensibiles ) 6/500 9 9/500 20
UEE Explosivos –
Spania
I ( insensibiles ) 6/2500 45 7/2500 612
UEE Explosivos –
Spania
AI (alta insensi –
bilidad) 20/2500 500 25/2500 781
UEE Explosivos –
Spania
MI(me dia
insensibilidad) 15/2500 281 20/2500 500
Cehia
ON, DeM -N, DeR-N, 10/300 15
Cehia
DeP-N, DeM -S 10/2000 100
Cehia
DeM -SiccaS, sa 5/2000 225
Cehia DeM -V, DeP -V 30/2500 1125
Tab 1.3 – Valoarea energiilor pentru capsele detonante în fu ncție de producător.

Totuși, dacă se ia în considerare posibilitatea adoptării altor măsuri de protecție, cum ar fi
legarea în scurtcircuit a reoforilor și menținerea lor astfel pe tot parcursul manipulării cu excepția
perioadei imediate de conectare a lor la circuitul de împușcare, perioadă pentru care se prevăd
măsuri speciale de eliminare a oricăror surse de electrizare în apropiere, se poate aprecia
performanța de protecție a capsei după parametrii coloanei III din tabel, respectiv pentru modul
de de scărcare TRS.
În vederea stabilirii cerințelor de securitate pentru o anumită tehnologie de lucru sunt
suficiente pentru testele de performanță a capselor la descărcări electrostatice încercările pentru
modul RR și TRS.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

31

Precizez că datele prezentate în tabel sunt pur informative și ele nu pot face obiectul unei
analize comparative reale între performanțele tipurilor de capse prezentate , întrucât metodele care
au stat la baza determinării valorilor respective nu sunt identice, fiind specifice laboratoare lor de
încercare uzinale.
De asemenea, menționez că o parte a datelor prezentate în tabel nu au fost confirmate prin
încercările efectuate la INCD INSEMEX. Principala cauză a neconcordanțelor apărute este pusă
pe seama deficiențelor de fabricație și de testare practică a capselor, mai puțin probabile fiind
diferențele între prescripțiile metodologice de testare, lucru confirmat prin schimburile de
experiență avute cu reprezentanții firmelor respective.
Evaluarea riscului detonării intempestive prin des cărcări electrostatice, trebuie să se facă
funcție de principalele surse de electrizare susceptibile domeniului de utilizare prevăzut
(încărcarea electrostatică a persoanelor, a explozivilor granulari la încărcarea pneumatică sau a
mașinii de încărcare mec anizată , etc.), corelat și cu performanțele estimate de protecție ale tipului
de capsă și cu modul de conectare la livrare al reoforilor.
Pentru a avea o referință unică în evaluarea performanțelor de protecție ale capselor
detonante electrice, în scopul c irculației libere a produselor în cadrul pieței europene, în ultimii
ani au apărut standardele europene care clasifică capsele detonante în patru clase cu sensibilități
diferite la electricitatea statică (tabelul 1.4) .
Clasa capsei detonante Clasa 1 Clasa 2 Clasa 3 Clasa 4
Curent de neaprindere, Inf (A) 0,18  Inf 
0,45 0,45 ≤ Inf 
1,20 1,20 ≤ Inf 
4,00 4,00 ≤
Inf
Impuls minim de neaprindere, Wnf (mJ/) 0,5 8 80 500
Impuls ESD (mJ/ ), pentru configurația
„electrod la electrod” 0,3 6 60 300
Impuls ESD (mJ/ ) pentru configurația
„electrozi la carcasă” 0,6 12 120 600
Tab. 1.4 – Clasificarea capselor detonante în funcție de sensibilitate

1 – tub metalic 6 – manșon de protecție izolant
2 – încărcătura de inițiere 7 – dop obturator
3 – încărcătur a intermediară 8 – reofori
4 – încărcătura brizantă 9 – corp întârzietor
5 – cireașa de aprindere 10 – încărcătură întârzietoare
11- indicator pentru treapta de întârziere
Fig. 1.13 – Capsa detonantă electrică.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

32

Indiferent de tipul capsei, din punct de vedere constructiv ele sunt similare. În figura 1 .13
prezint principalele elemente constructive ale unei capse, de joasă intensitate și respectiv de
înaltă intensitate.
Funcționarea capselor electrice se bazează pe căldura cedată pastei inflamabile în car e
este învelit filamentul, la trecerea curentului electric prin filament . Deci aprinderea este
determinată de caracteristicile pastei inflamabile (temperatura de aprindere) și de caracteristicile
filamentului (material, dimensiuni) , precum și de caracteris ticile sursei de aprindere (intensitatea
curentului și timpul de trecere al acestuia prin filament).
Cantitatea de căldură Q ce se dezvoltă în filamentul de rezistență R f, la trecerea unui curent
I, pe durata t, se determină cu relația :

𝑄=0,24∙𝐼2∙𝑅𝑓∙𝑡 ,(𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑖 ), (1.8)

Deoarece la intensități de curent suficient de mari se poate considera că toată căldura este
folosită pentru încălzirea filamentului, relația analitică pentru cantitatea de căldură înmagazinată
se poate scrie :

𝑄=𝑐∙𝑉𝑓∙𝑑(𝑇−𝑇0) ,(𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑖 ) (1.9)
unde :
c căldura specifică a materialului filamentului ( cal/g oC) ;
Vf volumul filamentului (cm3) ;
d greutatea specifică a filamentului (g/cm3) ;
T0 și T temperatu ra inițială și finală a filamentului (oC).
Din cele două relații rezultă următoarea condiție :
𝐼2∙𝑡=2,56∙𝑐∙𝑑∙𝑑𝑓
𝑟𝑓∙𝑇 ,(𝐴2𝑠) (1.10)
Produsul I2 · t este numit impuls de curent și se definește pentru fiecare tip de capsă sub
forma valorii de aprindere și respectiv de neaprindere.
Deoarece cantitatea de energie electrică transformată în căldură de către filamentul de
rezistență R f la trecerea curentului I, în timpul t, este :
𝑊=𝐼2∙𝑅𝑓∙𝑡 ,(𝑊𝑠) (1.11)
Rezultă c ă impulsul de curent poate fi exprimat și sub forma:
𝐼2∙𝑡=𝑊
𝑅𝑓 ,(𝑊𝑠
Ω) (1.12)
Deci impulsul de curent poate fi considerat ca fiind cantitatea de energie electrică debitată
pe unitatea de rezistență a filamentului, folosită pentru în călzirea acestuia la temperatura T.
Impulsul de curent este unul din parametrii esențiali pentru alegerea dispozitivelor de
inițiere a capselor, dar el poate constitui o bază de pornire și pentru evaluarea riscului de detonare
intempestivă de la surse st răine de energie.
Intensitatea curentului, cu valorile sale critice de aprindere și neaprindere, constituie de
asemenea un parametru esențial pentru funcționarea capselor.
La trecerea unui curent insuficient prin filament, echilibrul termic se stabileș te la o
temperatură inferioară celei necesare pentru aprinderea pastei inflamabile. În acest caz
dispozitivul electric de aprindere nu va funcționa oricât de mare ar fi durata de trecere a curentului,
deși pasta inflamabilă primește o anumită cantitate de căldură. Dacă intensitatea curentului se află
sub o anumită limită, filamentul rămâne intact și se distruge numai după detonarea capsei.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

33

În cazul când intensitatea curentului prin filament este foarte mare, poate avea loc topirea
sau evaporarea lui insta ntanee. Cantitatea de căldură consumată depinde de dimensiunile fizice
ale filamentului și de materialul din care este fabricat acesta. Dacă filamentul are un diametru
suficient de mare și este confecționat dintr -un material greu fuzibil, topirea lui nu po ate avea loc
înainte de funcționarea dispozitivului.
La trecerea prin filamentul capsei a unui curent de intensitate insuficientă sau a unui curent
de intensitate mare, dar într -un interval de timp foarte scurt, deși nu poate avea loc funcționarea
capsei , se produc modificări în structura pastei inflamabile, în special în stratul învecinat
filamentului, micșorând sensibilitatea dispozitivului de aprindere. Gradul de alterare al pastei
inflamabile este funcție de natura acesteia și de temperatura la care a fost încălzit. De aceea, la
testarea capselor, se recomandă să se facă o singură încercare pe capsă.
Deoarece sistemele de inițiere ale capselor detonante electrice sunt de tip capacitiv, iar
timpul de descărcare a impulsului de curent, este funcție de capacitatea electrică și de rezistența
de descărcare, rezultă că un alt parametru important pentru inițierea capsei, este rezistența
electrică a filamentului și a reoforilor.
În concluzie, se poate afirma că parametrii funcționali care definesc tipul une i capse
detonante electrice sunt :
• intensitatea maximă de neaprindere (A) ;
• intensitatea minimă de aprindere (A) ;
• impulsul sigur de aprindere (mWs/Ω) ;
• impulsul sigur de neaprindere (mWs/Ω) ;
• rezistența filamentului și a reoforilor (Ω).

Analiza risculu i de inițiere a capselor detonante electrice de joasă intensitate prin
descărcări electrostatice

Deoarece i nițierea capsei prin scântei între tub și cireașă are la bază fenomene diferite față
de inițierea prin încălzirea filamentului se impune o tratare distinctă a descărcărilor electrostatice
între tub și reofori ( TRS) și între tub și un reofor ( T1R) față de descărcările prin filament pe calea
normală de inițiere a capsei – reofor la reofor ( RR).
Cercetările efectuate pentru creșterea performanțelor d e protecție a capselor la descărcări
electrostatice s -au concretizat în elaborarea unei soluții constructive adecvate de limitare a
descărcărilor periculoase între tub și dispozitivul electric de aprindere, care constă în introducerea
unui manșon de protec ție peste cireașă (fig ura 1.14).

1 – tubul capsei , 2 – manșon de protecție, 3 -dispozitiv de aprindere, 4 -reofori
Fig. 1.14 – Capsă cu manșon de protecție.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

34

Experimentările făcute la INCD INSEMEX pe capse de joasă intensitate produse de UM
Sadu de tip CE 0,5 cu și fără manșon de protecție, au evidențiat performanțele sporite de protecție
ale celor confecționate cu manșon.
Încercările s -au efectuat pornind de la energii mici care au fost majorate treptat, prin
majorarea potențialului unui condens ator de 2000pF sau 1000pF, până la obținerea detonării.
Rezultatele experimentărilor efectuate sunt sintetizate în tabelul 1.5.

Tipul
capsei RR T1R TRS
U(KV)/
C(pF) Nr. apr./
Nr.încer U(KV)/
C(pF) W
(mJ) Nr. apr./
Nr.încerc U(KV)/
C(pF) W
(mJ) Nr.apr. /
Nr.încerc

CE 0,5
cu
manșon
de
protecție
6/2000
6/6
5-6/
2000
25-36
6/20
7-8/
2000
49-64
2/25
6-7/
2000 36-49 8/20 8-9/
2000 64-81 14/25
7/
2000 49 1/20 9-10/
2000 81-
100 9/25
5/20

CE 0,5
fără
manșon
de
protecție
5-6
/2000
5/5
1/
1000
0,5
2/10
0,5/1000
0,12
2/20
1-2/
1000 0,5-2 3/10 1-2/1000 0,5-2 6/20
2-3/
1000 204,5 4/10 2-3/1000 2-4,5 5/20
3/
1000 4,5 1/10 7-8/1000 25-32 1/20

Tab. 1.5 – Rezultatele încercărilor pentru capsele de la UM Sadu de tip CE 0,5

Din cele 20 de capse cu manșon de protecție au fost inițiate 15 , cu energii de descărcare
cuprinse între 25 mJ și 49 mJ în modul T1R iar prin modul TRS cele 25 de capse testate au fost
inițiate cu energii cuprinse între 49 mJ și 100 mJ.
Cele 10 caps e fără manșon de protecție testate în modul T1R au fost inițiate la energii
cuprinse între 0,5 și 4,5 mJ, iar pentru celelalte 20 de capse supuse la testele de descărcare în
modul TRS energiile de aprindere au fost cuprinse între 0,12 și 32 mJ.
Se consta tă că sensibilitatea la descărcări electrostatice a capselor fără manșon este mult
mai mare decât a celor realizate cu manșon de protecție.

Experimentări privind riscul de aprindere a capselor de joasă intensitate prin
descărcări electrostatice de la om

Electrizarea omului ca urmare a triboelectrizării îmbrăcămintei și încălțămintei speciale,
electrizării de contact sau de inducție de la echipamentul încărcat cu sarcină , poate prezenta
pericol de explozie a capselor detonante electrice.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

35

Încercările c are s -au efectuat au confirmat posibilitatea inițierii capselor de joasă
intensitate fără manșon de protecție la descărcări electrostatice de la persoane, în modul de
descărcare tubul capsei și un reofor (T1R) sau în modul tubul capsei și reoforii scurtcir cuitați
(TSR).
Omul izolat față de pământ, purtând o încălțăminte cu R > 109 Ω, a fost încărcat
electrostatic prin transfer, ca urmare a atingerii repetate a unui tub de PVC încărcat inițial prin
frecare cu un cupon de stofă (fig ura 20). Toate capsele, f ără manșon de protecție, testate au fost
inițiate la descărcarea sarcinilor de pe om pe tubul capsei, reoforii fiind conectați la borna de
legare la pământ.

Fig. 1.15 – Electrizarea omului de la un echipament încărcat cu sarcină .

Experiențe asemănăto are s -au făcut folosind un condensato are cu capacități de 333 pF și
500 pF, pentru modelarea capacității omului, care au fost încărcate fie prin transfer de la cupoane
de material electrizat prin frecare, fie de la o sursă de înaltă tensiune de c.c., confi rmându -se, de
asemenea, riscul detonării capselor la descărcări în modurile TRS și T1R.
Literatura de specialitate, prezintă o serie de experimentări asemănătoare de confirmare a
posibilității de inițiere a capselor prin descărcări de la personalul care le manipul ează precum și
de la echipamentul din dotare.
La îmbrăcămintea specială a artificierului pot exista elemente metalice, catarame și obiecte
de echipament (dispozitivul de împușcare – explozorul, colacul conductorului magistral de
împușcare , iar pentru cei din minerit – masca de autosalvare, analizorul de gaze , ș.a.) a căror
încărcare cu sarcină depinde de electrizarea îmbrăcămintei speciale. Descărcările electrostatice de
pe acestea pot produce inițierea intempestivă a capselor detonante electric e.
Inițierea capselor detonante electrice la descărcări de pe persoane prin reofori, pe calea
normală de inițiere , reofor la reofor ( RR), nu a putut fi dovedită experimental.
Așa cum s -a precizat anterior în lucrare, pentru inițierea la descărcări elec trostatice tip
reofor la reofor ( RR), este necesară o energie mai mare decât la descărcările tip scântei între tub
și cireașa de aprindere, această diferență apare datorită fenomenelor diferite care au loc pentru
cedarea căldurii necesare pentru aprinderea pastei inflamabile.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

36

Dacă se iau în considerare valorile limită superioară ale impulsului de aprindere pentru
capsa de joasă intensitate, respectiv de 0,8 A2 ms, se poate face o apreciere analitică a riscului de
inițiere a capsei prin filament de la desc ărcări electrostatice capacitive de la om.
La o capacitate de 500 pF = 5 . 10-10 F, corpul omului electrizat la 20 kV, are o energie
acumulată:

𝑊=𝐶∙𝑈2
2=8∙10−10∙4∙108
2=10−1𝑊𝑠 , (1.13)

Admițând că rezistența de descărcare a omul ui este de 500 Ω, rezistența dispozitivului de inițiere
fiind neglijabilă, se poate determina valoarea impulsului de descărcare :

𝐼2∙𝑡=𝑊
𝑅=10−1
5∙102=0,2∙10−3 𝐴2𝑚𝑠=0,2∙10−3 𝑊𝑠Ω⁄ , (1.14)

Se observă că valoarea impulsu lui de descărcare de pe om pe filamentul capsei este mult
mai mică decât valoarea necesară de inițiere. Deci, rezultatele experimentale se confirmă și pe
cale analitică.
Notă: Ghidul ANSI/ESDA/JEDEC JS -001-01-12 – Joint HBM Working Group pentru
producători i de semiconductoare consideră modelul uman ca având o capacitate de 100 pF și o
rezistență de descărcare de 1500 Ω.
În concluzie, se poate afirma că problematica certificării protecției la descărcările
electrostatice la capse de joasă intensitate, se r educe la verificarea sensibilității capselor la
descărcări electrostatice în modurile tub la un reofor ( T1R) și tub la reoforii scurtcircuitați ( TRS),
la parametrii echivalenți superiori unor descărcări capacitive de la om.

Studiu de caz privind stabilire a cauzelor care au dus la producerea unui accident
de muncă datorat inițierii intempestive a unei capse detonante electrice

În anul 1993, la efectuarea unor lucr ări de prospec țiuni geologice, a avut loc un accident
de muncă soldat cu moartea unei pers oane. Accidentul s -a produs în momentul când persoana
respectivă lansa încărcătura explozivă în gaura de sondă. Încărcătura era sub formă de tub, cu
lungimea de 2 m și diametru de 80 mm, în care era introdus explozivul și capsa de inițiere de joasă
intensi tate cu reoforii liberi. Din analiza datelor puse la dispoziție a rezultat cu certitudine că în
momentul producerii accidentului nu se afla în zonă nici un aparat care ar fi putut să dea impulsul
de curent pentru inițierea capsei. În plus, s -a evidențiat c ă acesta nu era primul și singurul accident
de acest gen și că în urmă cu puțin timp o altă persoană și-a pierdut viața datorită detonării
încărcăturii explozive în timp ce aceasta se deplasa în grabă (fugea) spre gaura de sondă purtând
pe umeri î ncărcătur a explozivă gata pregătită așa cum s -a arătat mai sus.
Fiind excluse sursele de aprindere de la echipamentele electrice, s -au luat în considerare
alte surse potențiale de inițiere necomandată a capsei, cum sunt: șocurile mecanice și termice,
smulgerea re oforilor, electricitatea statică, curenți de conducție, curenți de scurgere de la rețelele
electrice, curenți de inducție de la linii de înaltă tensiune, stații radio de emisie, radare.
În analiza riscului de inițiere prin electricitate statică, s -a pornit de la examinarea
materialelor folosite și a modului de lucru pentru a identifica eventualele procese de electrizare.
S-a constatat că tubul în care era introdusă încărcătura era din PVC, iar la încercarea de
electrizare a lui, prin frecare cu materiale te xtile, acesta atinge cu ușurință 30 kV. Prin simpla

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

37

expunere la soare sau prin fluturarea lui în aer s -au obținut potențiale de până la 25 kV. Plecând
de la această constatare s -au efectuat o serie de experimentări pentru a evidenția posibilitățile reale
de aprindere a capsei prin descărcări electrostatice.
În prima fază s -au efectuat încercări de inițiere a capsei prin descărcări electrostatice, în
cele trei moduri posibile, direct de pe tubul de PVC electrizat prin frecare cu materiale textile. Nu
s-a obținut nici o aprindere. Având în vedere rezistivitatea mare a materialului s -a presupus că
sarcina implicată în descărcare este mică, corespunzătoare unei suprafețe limitate din jurul
punctului de contact de descă rcare. S -a pus problema riscului de transf er a sarcinii de pe întreaga
suprafață a tubului pe un capacitor adiacent cum ar fi, de exemplu, omul, dacă este izolat față de
pământ. S -a încărcat un condensator de 500pF prin contactarea repetată a unei armături de tubul
electrizat și s-a descărcat apoi condensatorul pe capsă.
S-au luat în considerare trei posibilități de inițiere electrostatică a capsei :
• descărcare între reofori, pe calea normală de inițiere a capsei – RR ;
• descărcare între tubul capsei și un reofor – T1R ;
• descărcare între tubul ca psei și reoforii scurtcircuitați – TRS ;
S-au obținut inițieri repetate ale capselor în modurile T1R și TRS. Analog s -au făcut
încercări de inițiere a capsei prin descărcări direct de la om. Omul izolat față de pământ a fost
încărcat electrostatic prin transferul sarcinilor de pe tubul electrizat și apoi, prin atingere cu mâna
a unei borne conectat e la capsă, s -au descărcat sarcinile de pe om pe capsă, făcându -se teste în
cele trei moduri de descărcare. S -au obținut aprinderi la descărcări între tubul ca psei și un reofor
și între tub și reoforii scurtcircuitați.
Experimentările efectuate au demonstrat clar pericolul de inițiere intempestivă a capselor
prin descărcări electrostatice (Fig ura 1.16).

Fig. 1.16 – Pericolul de inițiere intempestivă

Pentr u prevenirea pericolului evidențiat se recomandă luarea următoarelor măsuri de
protecție:
• prevenirea formării și acumulării sarcinilor electrostatice prin utilizarea unui tub antistatic
și dotarea personalului cu echipament de protecție individuală adecvat (încălțăminte și
îmbrăcăminte antistatică sau conductivă);
• utilizarea unor capse cu sensibilitate scăzută la electricitatea statică.
Întrucât în țara noastră până nu demult nu au existat reglementări , norme, standarde și
metode de testare a sensibilităț ii capselor la electricitatea statică , s-au efectuat studii prin care
s-au stabilit atât metodele de testare a capselor , cât și mijloacele suplimentare de protecție care se
impun la utilizarea capselor cu diferite sensibilități la electricitatea stat ică. În prezent, rezultatul
acestor studii a fost cuprins în standardele de profil.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

38

CAPITOLUL 2
ANALIZA CERINȚELOR DE EVALUARE/ÎNCERCARE A
ECHIPAMENTELOR INDIVIDUALE DE PROTECȚIE (EIP)
PENTRU REDUCEREA RISCULUI DE APRINDERE A
ATMOSFERELOR EXPLO ZIVE PR IN DESC ĂRCĂRI
ELECTROSTATICE DE LA OM

Considerații generale

Persoanele care sunt izolate față de pământ pot dobândi și reține cu ușurință o încărcătură
electrostatică. Izolarea față de pământ se poate datora faptului că acoperirea de pe pardoseală sau
tălpile încălțămintei sunt făcute din material n econductiv. Există multe mecanisme care pot
provoca încărcarea unei persoane și iată câteva exemple :
• mersul pe pardoseală;
• ridicatul de pe scaun;
• scoaterea îmbrăcămintei;
• manipularea materialelor plastice;
• golirea sau colectarea unui material încărcat într -un container;
• statul aproape de obiecte încărcate puternic, de exemplu o bandă în mișcare ;
• inducție .
Dacă o persoană încărcată electrostatic atinge un obiect conductiv (de exemplu mânerul
unei uși, o balust radă, un container metalic), în punctul de contact poate să apară o scânteie.
Astfel de scântei, care sunt puțin probabil să poată fi văzute, auzite sau chiar simțite de persoană,
pot genera aprinderi ale atmosferelor explozive . Scânteile de la persoane po t aprinde gaze, vapori
și chiar prafuri mai sensibile. Este foarte important să se prevină încărcarea electrostatică a
persoanelor care pot fi expuse atmosferelor inflamabile, atmosfere care au o energie minimă de
aprindere MIE < 10 mJ. Prevenirea acestui lucru se realizează cel mai bine utilizând o pardoseală
conductivă sau disipativă și asigurându -se ca persoanele poartă încălțăminte disipativă.
Notă : Studii recente au arătat că scânteile de la corpul uman au o energie de aprindere
de trei ori mai mică de cât aceea rezultată din calcule.

Pardoseală conductivă

În mediile industriale (fabrici) materialele tradiționale de acoperire a pardoselilor, de
exemplu beton gol sau cu grilaj de oțel sunt considerate suficient de conductive. Metodele de
verificare a a cestui parametru și valorile recomandate ale rezistenței acestora sunt date în
standarde. Pentru a rămâne eficientă, pardoseala nu trebuie acoperită cu vopsea, covoare de
cauciuc sau foi de plastic , etc. și trebuie să se acorde atenție pentru a se preveni acumularea

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

39

contaminanților, cum ar fi rășina sau alte substanțe izolante, iar rezistența sa (conductivitatea)
trebuie verificată în mod regulat.
Sunt publicate mai multe standarde cuprinzând diferite metode de măsurare a
conductivității unei pardoseli (pod ele).
În standardul CEI 61340 -4-1 încercarea se realizează folosind un electrod circular cu
diametrul de (65 ±5) mm, apăsat pe podea cu o greutate de 2,5 kg (pentru podea tare) sau 5,0 kg
(pentru podea moale).
În standardul ISO 10965 măsurătorile sunt fă cute cu un electrod circular cu diametrul de
65 mm apăsat pe podea cu o greutate de 5,0 kg.
Standardul ASTM F150 folosește un electrod circular cu diametrul de 63,5 mm apăsat pe
podea cu o greutate de 2,5 kg.
Standardul EN 1081 folosește un electrod cu tre i picioare, ușor de transportat, apăsat pe
podea de către o persoană care stă pe acesta.
Deoarece utilizându -se metode de încercare diferite rezultă și rezistențe ale pardoselii
diferite, este important ca metoda de măsurare folosită să fie declarată în sp ecificațiile produsului
și în rapoartele de încercare.

Încălțăminte disipativă și conductivă

Există două tipuri de încălțăminte care se folosesc pentru prevenirea încărcării cu sarcină
electrostatică prin legarea persoanelor la pământ:
a) încălțămintea disipativă care are atât cerințe pentru valoarea rezistenței maxime , cât și
a celei minime. Nivelul superior este suficient de scăzut pentru a preveni acumularea sarcinilor
electrostatice în majoritatea cazurilor, iar nivelul inferior oferă o anumită prote cție în cazul unui
contact accidental cu rețeaua principală de curent. Acest tip de încălțăminte este adecvat pentru
uz general;
Notă : Standardul ISO 20345 definește încălțămintea antistatică (disipativă) ca având
rezistența măsurată în conformitate cu ISO 20344 între 105  și 109 .
b) încălțămintea conductivă are o valoare a rezistenței foarte mică și se poartă de exemplu
de persoane care trebuie să manipuleze explozivi sensibili. Acest tip de încălțăminte nu trebuie
purtat dacă există riscul unui conta ct accidental cu electricitatea de la rețea și nu este adecvat
pentru uz general.
Notă : Cu excepția cazului explozivilor foarte sensibili, de obicei este necesară numai
încălțăminte disipativă.
Șosetele sau ciorapii lungi în mod normal nu influențează nega tiv proprietățile nici unuia
din cele două tipuri de încălțăminte, totuși, anumite tipuri de galoși și tălpicii interiori ortopedici
pot să o facă.
Încălțămintea disipativă folosită împreună cu o acoperire de podea conductivă asigură un
mijloc de control și de disipare a sarcinilor electrostatice de pe corpul uman. Rezistența la pământ
prin încălțăminte disipativă și o acoperire de podea conductivă trebuie să fie între 106  și 108 .
La manipularea materialelor explozive rezistența la pământ prin încălțămi nte și acoperire de podea
trebuie să fie mai mică de 106 . Rezistența poate fi măsurată cu testere de conductivitate care
sunt disponibile în comerț .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

40

Rezistența încălțămintei poate crește cu acumularea de reziduuri pe încălțăminte , cu
folosirea de tălpici interiori ortopedici și atunci când aria de contact cu podeaua este redusă.
Conductivitatea încălțămintei trebuie testată periodic pentru a -i confirma funcționalitatea .
Dacă încălțămintea disipativă nu va asigura o legare corespunzătoare la pământ a
perso nalului, atunci trebuie folosite dispozitive suplimentare. Astfel de dispozitive sunt: benzile
pentru încheietura mâinii, legături la pământ pentru călcâi / vârful piciorului și galoși conductivi.
Dispozitivele suplimentare trebuie alese astfel încât să fi e prevenită acumularea de sarcini
electrostatice periculoase, în timp ce riscul de electrocutare nu trebuie să crească. În cele mai
multe situații practice , legarea la pământ a personalului este realizată prin asigurarea unei
rezistențe la pământ de 108  sau mai mică. Eficiența contactului cu pielea și a contactului cu
podeaua poate fi compromisă, în special în timpul activităților în care nu toată talpa încălțămintei
este în contact cu podeaua (de exemplu îngenuncherea). Dispozitivele de legare la pământ trebuie
să aibă o rezistență minimă de 106  pentru a asigura protecția la șoc electric.
Cel mai simplu tip de dispozitiv suplimentar comercializat este brățara de legare la pământ
cu un rezistor încorporat. Acest tip de dispozitiv asigur ă de obicei o rezi stență la pământ de aprox.
106  pentru protecția la șoc electric. Benzile pentru încheietura mâinii de acest tip au cea mai
mare utilitate la trapele de ventilare și alte locații unde poate fi tolerată limitarea mobilității
operatorului. Acolo unde este n evoie de ieșire de urgență pot fi necesare sisteme de desfacere a
legăturii brățării . Un capac de legare la pământ poate fi echipat cu două cordoane spiralate de
legare la pământ cu atașamente brățară care pot fi scoase și păstrate de utilizatorii individu ali.
Periodic , dispozitivele trebuie verificate pentru ca continuitatea la pământ să se afle între limitele
specificate de producător.

Îmbrăcăminte

În ciuda faptului că îmbrăcămintea modernă, făcută din materiale textile sintetice, se poate
încărca elec trostatic cu ușurință , ea nu reprezintă în general un risc de aprindere , cu condiția ca
purtătorul să fie legat la pământ prin încălțăminte adecvată și o acoperire de pardoseală adecvată
sau prin alte mijloace cum sunt benzile pentru încheietura mâinii și cordonul de legare la pământ.
Totuși , îmbrăcămintea trebuie să fie potrivită corpului și de mărime adecvată (a se vedea
standardul european EN 340) și să asigure o mișcare liberă a corpului cu toate părțile închise
conform instrucțiunilor producătorului.
Îmbrăcămintea trebuie să fie strânsă pe corp în măsura în care este posibil și nu trebuie
deschei ată sau dezbrăcată în zonele unde pot exista atmosfere inflamabile (de exemplu Zona 0,
Zona 1, Zona 2.0 și Zona 2.1). În Zona 0 sau în ariile speciale (de exem plu, unde aerul este
îmbogățit cu oxigen) nu trebuie să se poarte îmbrăcăminte izolantă sintetică, iar îmbrăcămintea
exterioară trebuie să fie disipativă .
Notă: Deși mătasea și cele mai multe fibre sintetice sunt materiale izolante excelente, iar
lenjeria de corp confecționată din aceste materiale prezintă fenomene electrostatice, nu există
dovezi concludente care să indice că purtarea a unei astfel de lenjerii de corp ar constitui un
pericol.
Deși probabilitatea de aprindere de la o persoană legată la păm ânt – din cauza oricărui tip
de îmbrăcăminte este de obicei foarte mică, încărcarea electrostatică a personalului (de exemplu
acolo unde personalul coboară dintr -un stivuitor cu furcă) crește foarte mult la purtarea
îmbrăcămin tei cu rezistivitate ridicată .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

41

În atmosfere îmbogățite cu oxigen, cum sunt acelea care pot fi prezente în instalațiile de
umplere cu oxigen lichid, vaporii de la gazul răcit pot pătrunde prin îmbrăcămintea angajatului
crescând astfel inflamabilitatea sa. O sarcină electrostatică care se acumulează pe angajat și se
descarcă brusc poate aprinde îmbrăcămintea.
Notă : Îmbrăcămintea pentru utilizare în atmosfere inflamabile este Echipament Individual
de Protecție de Categoria II și în Europa trebuie să satisfacă Cerințele Esențiale de Sănăta te și
Securitate din Regulamentul (UE) 2016/425. Metodele de încercare și cerințele de performanță
pentru îmbrăcămintea personală de protecție utilizată în atmosfere inflamabile sunt cuprinse în
EN 1149.
Întotdeauna la exterior, peste toată îmbrăcămintea, trebuie purtată îmbrăcăminte
disipativă. Îmbrăcămintea exterioară trebuie legată la pământ fie prin contact cu corpul
purtătorului, fie prin legare directă.
Proprietățile electrostatice ale îmbrăcămin tei de protecție se pot modifica în funcție de
timpul de purtare, în funcție de procedurile de curățare sau după expunerea la condiții extreme.
Îmbrăcămintea trebuie întreținută în conformitate cu instrucțiunile producătorului. De exemplu
poate fi necesar să se retrateze îmbrăcămintea cu un finisaj anumit de fi ecare dată când este
spălată.

Mănuși de protecție

Deoarece mănușile făcute din material neconductiv pot permite ca obiectele ținute în mână
să devină și să rămână încărcate, în ariile din Zona 0 și Zona 1 trebuie folosite mănuși făcute din
materiale dis ipative.
Mănușile trebuie să fie disipative (antistatice) sau conductive, cu aceeași rezistență ca cea
prescrisă pentru încălțăminte sau alte dispozitive de legare la pământ. Mănușile trebuie încercate
împreună cu încălțămintea .
Notă : Mănușile pentru utili zare în atmosfere inflamabile sunt Echipamente Individuale de
Protecție de Categoria II și în Europa trebuie să satisfacă Cerințele Esențiale de Sănătate și
Securitate din Regulamentul (UE) 2016/425. Metodele de încercare și cerințele de performanță
pentru îmbrăcămintea personală de protecție utilizată în atmosfere inflamabile sunt cuprinse în
standardul european EN 1149.
Dacă calea prestabilită de împământare pentru obiecte conductive sau unelte ținute în
mână trece printr -o persoană care poartă mănuși , atunci rezistența electrică măsurată prin mănuși
trebuie să fie mai mică decât rezistența generală la limita de împământare. Pentru uz general ,
rezistența la pământ prin mănuși trebuie să fie mai mică de 108 , iar pentru aplicații mai critice
(de exemplu ma nipularea explozivilor sensibili) rezistența la pământ prin mănuși trebuie să fie
mai mică de 105 .

Alte elemente

Căștile de protecție sau vizoarele făcute din material plastic s -ar putea încărca, dar dacă
ele sunt folosite cu grijă , în conformitate cu recomandările producătorului, este improbabil ca ele
să prezinte un risc de aprindere electrostatic în Zona 1, Zona 2, Zona 20, Zona 21 sau Zona 22. În

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

42

Zona 0 căștile de protecție sau vizoarele trebuie confecționate din materiale disipative sau
conductive și legate la pământ prin corpul purtătorului.

Cerințe privind evaluarea materialelor și echipamentelor individuale de
protecție ( EIP) din punct de vedere al performanțelor de protecție împotriva
electricității statice periculoase

Evaluarea conformităț ii echipamentelor individuale de protecție folosite în atmosfere
potențial explozive este în conformitate cu cerințel e din Regulamentul (UE) 2016/425 al
Parlamentului European și al Consiliului din 9 martie 2016 privind echipamentele individuale de
protecț ie și de abrogare a Directivei 89/686/CEE a Consiliului și Directivei ATEX 2014/34/UE a
Parlamentului European și a Consiliului din 26 februarie 2014 privind armonizarea legislației
statelor membre referitoare la echipamente și sisteme protectoare destina te utilizării în atmosfere
potențial explozive.
Cerințele pentru prevenirea descărcărilor electrostatice periculoase de la om sunt date în
ghidul IEC TS 60079 -32-1:2013+AMD1:2017 „Explosive atmospheres – Part 32 -1 Electrostatic
hazards, guidance ” și în standardul român SR EN 60079 -32-2:2015 Atmosfere explozive. Partea
32-2: Pericole electrostatice. Încercări.
Cerințele pentru evaluarea m aterialelor și EIP din punct de vedere al performan țelor de
protecție împotriva electricității statice periculoase, sunt date în Directiva EIP și în standardele
specifice tipurilor de echipament: îmbrăcăminte, încălțăminte , mănuși sau căști de protecție , după
cum urmează:
• SR EN 1149 -1: 2006 „Îmbrăcăminte de protecție . Proprietăți electrostatice. Partea 1.
Metodă de încercare pentru măsurarea rezistivității de suprafață ”;
• SR EN 1149 -2: 2003 „Îmbrăcăminte de protecție . Proprietăți electrostatice. Partea 2.
Metodă de încercare pentru măsurarea rezistenței electrice la traversarea materialelor
(rezistență verticală)”;
• SR EN 1149 -3: 2004 „Îmbrăcăminte de protecție . Proprietăți electrostatice. Partea 3.
Metodă de încercare pentru măsurarea capacității de disipare a sarcinilor”;
• SR EN 1149 -5: 2008 „Îmbrăcăminte de protecție . Proprietăți electrostatice. Partea 5.
Cerințe de performanță pentru materiale si cerințe de proiectare”;
• SR EN ISO 20344:2004/A1:2008 Echipament individual de protecție . Metode de
încercare pen tru încălțăminte ;
• SR EN ISO 20345:2004/A1: 2008 Echipament individual de protecție . Încălțăminte de
securitate;
• SR EN ISO 20347:2004/A1:2008 Echipament individual de protecție . Încălțăminte de
lucru. Amendamentul 1;
• SR EN 420 + A1:20010 Mănuși de protecți e. Cerințe generale și metode de încercare;
• SR EN 388:2004 Mănuși de protecție împotriva riscurilor mecanice;
• SR EN 812 + A1:2003 Căști de protecție de tip ușor pentru industrie;
• SR EN 443:2008 Căști pentru lupta împotriva incendiilor în clădiri și în alte structuri;
• SR EN 397 + A1:2003 Căști de protecție pentru uz industrial.
Din analiza standardelor de mai sus se constată că , exceptând îmbrăcămintea de protecție ,
la toate celelalte echipamente, cerințele de protecție se referă la limitarea rezistenței ele ctrice, iar
metodele de încercare sunt implementate în laboratoarele INCD INSEMEX.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

43

De aceea, a fost necesar să se identifice soluțiile tehnice și să se realizeze standul de
încercare a materialelor textile pentru măsurarea capacității de disipare a sarci nilor conform
standardului SR EN 1149 -3.

Selectarea echipamentelor individuale de protecție ( EIP) pentru utilizare în
zone cu pericol de explozie [26]

Protecția elementară împotriva descărcărilor electrostatice periculoase provenite de la
persoane este aceea de a se asigura că acestea sunt legate la pământ în mod corespunzător. Atunci
când persoanele sunt legate la pământ nu există posibilitatea apariției unor descărcări
electrostatice de la acestea. Cu toate acestea , descărcările electrostatice provenit e de la haine și
alte articole de EIP pot să fie posibile, situație în care trebuie acordată atenție necesității utilizării
unei EIP disipativă electrostatic.
În funcție de sensibilitatea la aprindere și de probabilitatea ca o atmosferă explozivă să fie
prezentă, ar putea fi posibilă utilizarea în condiții de siguranță a unui EIP , care are lățimile și
suprafețele materialelor izolante limitate. Limitările dimensiunii pentru materiale izolante care
pot fi utilizate în condiții de siguranță în zonele periculo ase sunt prezentate în specificația tehnic ă
IEC TS 60079 -32-1[52].
De exemplu, în Zona 1 cu gaze din grupa de explozie IIA și IIB sunt permise suprafețe ale
materialului izolant până la 10 .000 mm2 și până la 30 mm în lățime . Articolele mai mici de EIP
se pot încadra în limitele admise , dar îmbrăcămintea și alte obiecte mari de EIP vor depăși , în
general, limitele de dimensiune admise pentru materiale izolante și astfel , pentru aceste elemente
de EIP trebuie să fie utilizate materiale disipative electrostat ic.
Este important de remarcat faptul că utilizarea de echipamente și îmbrăcăminte de
protecție disipativă electrostatic nu poate elimina riscul de descărcări electrostatice periculoase
provenite de la persoanele izolate . Unele elemente de EIP , de exemplu încălțăminte antistatică
sau conductivă , sunt destinate să asigure o conexiune adecvată între persoane și pământ , dar astfel
de elemente de EIP sunt eficiente doar în cazul în care conexiunea la pământ nu este compromisă .
De exemplu , încălțămintea antista tică sau conductivă este eficientă numai dacă este
folosită în combinație cu o pardoseală disipativă sau conductivă . Deși echipamentele și
îmbrăcămintea de protecție disipativă electrostatic pot contribui la reducerea riscului de descărcări
electrostatice periculoase , acestea nu pot fi folosite ca un înlocuitor pentru împământarea
corespunzătoare .
Directiva 1999/92/CE (cu amendamentele ulterioare) impune angajatorilor să elimine
toate sursele posibile de aprindere din zonele în care se identifică existența atmosferelor
explozive . Dacă, de exemplu , o persoană lucrează cu un gaz inflamabil (poate fi de la o stație de
alimentare cu hidrogen ) există riscul ca o descărcare de tip perie provenită de la o îmbrăcăminte
obișnuită să poată aprinde gazul , deoarece energia la o descărcare de tip perie poate fi mai mare
decât energia minimă de aprindere (MIE) a gazului .
În acest caz, angajatorul are obligația, în baza Directivei 1999/92/CE, să furnizeze
îmbrăcăminte de protecție disipativă electrostatic dacă pericolul asociat cu atmosferă explozivă
nu poate fi eliminat prin măsuri tehnice .
Pe de altă parte , dacă o pulbere cu MIE mai mare de 1 mJ este manipulată , nu există nici
un risc de descărcare de tip perie provenită de la o îmbrăcăminte obișnuită care să cauzeze o
aprindere a pulberii . În acest caz, angajatorul poate folosi îmbrăcăminte de orice fel, dar trebuie

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

44

totuși să se conformeze cu Directiva 1999 /92/CE prin asigurarea faptului că persoanele sunt legate
la pământ în mod corespunzător .
Riscul asociat cu descăr cările electrostatice provenite de la îmbrăcăminte depinde de
prezența și sensibilitatea la aprindere a atmosferelor explozive . Pentru a ajuta la identificarea
diferitelor niveluri de risc , EN 60079 -10-1 și EN 60079 -10-2 clasifică ariile periculoase în zone
în funcție de natura materialul inflamabil (gaze și vapori , sau praf) și de probabilitatea ca o
atmosferă explozivă să fie prezentă .
Un alt factor în determinarea riscului este probabilitatea ca un mecanism de încărcare să
apară . Cel mai obișnuit mod pri n care îmbrăcămintea se încarcă cu sarcini este prin contact și
frecare , proces cunoscut sub numele de încărcare triboelectrică .
O jachetă, de exemplu, poate fi încărcată triboelectric atunci când o persoană stă și apoi se
ridică de pe un scaun, jacheta a vând o frecare față de suprafața scaunului. Prin urmare , o jachetă
poate fi considerată ca având o probabilitate ridicată de a fi expusă la un mecanism de încărcare.
În schimb , o pălărie nu poate veni în contact cu alte obiecte și poate , prin urmare , să fie
considerată ca având o probabilitate scăzută de a fi expusă la un mecanism de încărcare.
Îmbrăcămintea și alte articole de EIP pot deveni, de asemenea, încărcate cu sarcini prin expunerea
la echipamente care generează ioni, de exemplu spray -uri sau aero soli.
Un alt mecanism de încărcare , aplicabil numai pentru conductoare izolate , este cel de
inducție , care este de fapt separarea sarcinii în prezența unui câmp electric . Standardele și codurile
de practică , cer ca p ărțile conductoare , care în acest conte xt includ persoanele , să fie în mod
corespunzător și în siguranță conecta te la pământ în ariile periculoase , astfel că în cele mai multe
cazuri riscul de încărcare prin inducție nu este semnificativ .
Cu toate acestea , trebuie să fie acordată atenție la selectarea EIP care pot include mici
conductoare care nu pot fi legate la pământ pentru motive practice .
Tabelul 2.1 oferă câteva exemple de situații diferite , cu probabilitate ridicată și joasă de
încărcare . Situațiile descrise în Tabelul 2.1 sunt doar exem ple reprezentative și nu trebuie să fie
considerate ca afirmații hotărâtoare ale comportamentului de încărcare real.
Încărcarea este dependentă de o serie de factori și ar trebui să fie evaluată de la caz la caz .
Deși natura materialelor determină în mar e măsură tendința lor de încărcare , factorii de mediu, și
anume temperatura și umiditatea , au de asemenea o influență însemnată .
În general, atunci când umiditatea relativă scade, tendința materialelor de a dobândi și
reține sarcina crește. Evaluarea risc urilor ar trebui să țină seama de întreaga gamă de condiții de
mediu la care lucrătorii pot și expuși , inclusiv variațiile de sezon , de lucru în aer liber sau în
interior (sau ambele), și de prezența dispozitivelor de încălzire și de răcire a aerului la lo cul de
muncă .
Un mediu caracteristic este specificat în standardele de încercare (de exemplu, EN 1149 –
1 și EN 1149 -3) de (23 ± 1) °C și (25 ± 5)% RH. Acest mediu de condiționare este un compromis
între cele mai rele cazuri de condiții care pot să apară în practică și limitările practice de încercare .
Cu toate acestea , în cazul în care evaluarea de risc arată că lucrătorii sunt susceptibili de a
fi expuși pentru perioade prelungite la condiții uscate, încercarea EIP ar trebui să fie făcută în mod
corespun zător , adică în condiții de umiditate scăzută .
Atunci când se analizează riscurile de descărcări electrostatice provenite de la
echipamentul neelectric , cum ar fi îmbrăcămintea de protecție și alte elemente de EIP, parametrul
relevant este energia minimă de aprindere ( MIE) a atmosferei explozive . Există un grad de
corespondență între grupele de explozie și MIE. Domeniul de valori MIE pentru grupa IIC este
mai mic decât o valoare MIE din grupa IIA și IIB .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

45

Situație Probabilitate
de încărcare Observații
EIP frecat atunci când are loc
ridicarea de pe un șezut (scaun) ridicată
EIP frecat de alte articole de
EIP care sunt purtate de către
aceeași persoană, de exemplu:
– mâneci care se freacă de
corpul jachetei;
– un crac de pantalon care se
freacă de celăla lt;
– îmbrăcăminte care se freacă
de un harnașament (centură) de
protecție împotriva căderii ridicată Încărcarea poate să apară între straturile de
îmbrăcăminte (de exemplu frecarea între o
jachetă exterioară și un tricou). Cu toate acestea
încărcarea (sar cina) de pe un strat este
echilibrată de sarcina opusă de pe celălalt strat.
Riscul de încărcare electrostatică este scăzut
dacă straturile nu sunt separate, și anume jacheta
nu este îndepărtată, nu a fost deschisă și nu este
excesiv de deschisă
Expunere la aerosoli sau cețuri
încărcate, de exemplu vopsea
pulverizată ridicată
Expunerea la extinctoarele care
emit
spray -uri încărcate sau
particule ridicată
Căști de protecție care în mod
normal nu sunt supuse la
frecare scăzută
Îndepărtarea căștilor de
protecție – frecarea
harnașamentului față de păr ridicată EIP nu trebuie să fie îndepărtate în timp ce se
află în ariile periculoase
Curățarea măștilor (vizierelor)
de protecție ridicată
Deschiderea elementelor de
fixare (închidere) tip croșetă și
ochi de croșetă (capsă – ochi de
capsă) ridicată Elementele de fixare (închidere) ale EIP nu
trebuie să fie deschise în timp ce acestea se află
în ariile periculoase
EIP fără părți conductive
izolate
expuse la câmpuri electrice sau
electrostatice mari scăzută Materialele izolante nu se încarcă ușor prin
inducție atunci când sunt expuse la câmpuri
ridicate
EIP cu părți conductive izolate
expuse la câmpuri electrice sau
electrostatice ridicată Tensiuni periculoase pot fi induse pe părțile
conductive izolate. Astfel de componente
trebuie să fie legate la pământ pentru a
se preveni încărcarea , sau ar trebui să fie la o
capacitate scăzută astfel încât descărcări
incendiare să nu poată să apară
Tab. 2.1. – Câteva exemple de situații cu probabilitate de încărcare înaltă și joasă

Cu toate acestea , există o suprapunere semnificativă în intervalul de valori MIE pentru
grupele IIA și IIB. Din acest motiv , MIE ar trebui să fie utilizată ca bază inițială pentru
determinarea riscului de aprindere. Recomandările cuprinse în tabelul 2.2 se bazează pe limitele
MIE; grupele de explozie fiind prezentate ca referință . Dacă atmosfera explozivă se încadrează în

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

46

grupa IIB dar MIE nu se cunoaște ar trebui să fie utilizată recomandarea dat ă și anume: 0,016 mJ
≤ MIE ≤ 0,2 mJ.
Cerințe le de performanță pentru îmbrăcămintea de protecție disipativă electrostatic ,
prevăzute în EN 1149 -5 se bazează pe atmosfere explozive cu MIE egală sau mai mare decât cel
mai ușor inflamabil amestec de hidrogen în aer. Cea mai mică MIE a amestecului hidrog en / aer
este luată ca 0,016 mJ, așa cum este menționat în specificația tehnică CLC/FprTR 60079 -32-1.
În standardele pentru echipamentul ATE X, niveluri diferite de protecție sunt specificate
pentru a corespunde diferitelor niveluri de risc . Pe de altă part e, îmbrăcămintea de protecție
disipativă electrostatic trebuie să protejeze împotriva celor mai defavorabile condiții .
Tabelul 2.2 oferă îndrumări referitoare la îmbrăcămintea de protecție disipativă
electrostatic și alte EIP necesare, recomandate sau car e nu sunt necesare pe baza riscului global ,
care sunt o combinație a probabilității apariției unei atmosfere explozive , probabilitatea apariției
unui mecanism de încărcare și sensibilitatea la aprindere a atmosferei explozive prin descărcări
electrostatice .
Tabelul 2 .2 reprezintă niveluri diferite de risc într-un mod similar cu standardele pentru
echipamentul ATEX. Când este indicat " necesar" sau " recomandat", se referă la EIP, care au un
singur nivel de protecție . Cu toate acestea , dacă acest nivel coresp unde celor mai defavorabile
condiții , atunci EIP necesare sau recomandate sunt sigure pentru utilizarea în toate zonele și pentru
toate valorile MIE din domeniul specificat în tabelul 2.2.
Când este indicat " nu este necesar", acest lucru înseamnă că îmbrăc ămintea de protecție
disipativă electrostatic sau alt EIP nu este necesar, dar și faptul că încă sunt necesare alte măsuri
de precauție pentru prevenirea surselor de aprindere electrostatice, în mod special de legare la
pământ a persoanelor și a altor cond uctoare .
Stadiul actual al cunoștințelor indică faptul că , indiferent de MIE, prafurile (de exemplu
grupele IIIA, IIIB și IIIC), nu pot fi aprinse de descărcările de tip perie provenite de la izolatori.
De aceea personalul implicat și al te părți conductoa re sunt legate la pământ, iar îmbrăcămintea
pentru utilizare în atmosfere explozive în care sunt prezente numai prafuri combustibile, nu este
necesar să fie disipativ ă electrostatic .

Zone
periculoase Probabilitatea de
încărcare 0,016 mJ ≤ MIE
≤ 0,2 mJ
Grupele de
explozie IIB și
IIC MIE > 0,2 mJ
Grupele de
explozie IIA și
IIB Grupele de
explozie IIIA,
IIIB și IIIC
Zona 0 ridicată
necesar necesar
scăzută
Zona 1 ridicată
scăzută recomandat
Zona 2 ridicată recomandat
scăzută nu este nec esar nu este necesar
Zonele 20, 21
și 22 ridicată nu este necesar Scăzută
Tab. 2.2 – Cerințe pentru îmbrăcămintea de protecție disipativă electrostatic și alte EIP

Nota 1: Există o probabilitate mare de încărcare atunci când vine vorba de îmbrăcăm inte
care în mod regulat se află în contact cu suprafețe externe, în special atunci când materialele
aflate în contact sunt bine separate printr -o serie triboelectrică .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

47

Nota 2: Când este indicat " nu este necesar", este necesară însă legarea la pământ a
persoanelor și a altor conductoare .
Nota 3: Îmbrăcămintea de protecție disipativă electrostatic care satisface cerințele din
standardul EN 1149 -5 este sigură pentru a fi utilizată în toate zonele periculoase prezentate în
tabelul de mai sus .
Nota 4: Stadiul a ctual al cunoștințelor indică faptul că pulberile și prafurile nu pot fi
aprinse prin intermediul descărcărilor de tip perie provenite de la izolatori.
Nota 5 : În cazul în care atmosfera explozivă este din grupa IIA, dar MIE nu este
cunoscută, ar trebui să fie utilizată informația potrivit căreia 0,016 mJ ≤ MIE ≤ 0,2 mJ.
Energia minimă de aprindere – MIE (minimum ignition energy ) a atmosferelor îmbogățite
în oxigen poate fi mai mică decât MIE a substanțelor inflamabile frecvent întâlnite în literatura de
specialitate .
Dacă se determină că poate să apară o atmosferă îmbogățită în oxigen , trebuie avută grijă
pentru a se asigura că valoarea MIE utilizată pentru evaluarea riscului este cea măsurată utilizând
atmosfera îmbogățită în oxigen . Înainte de selectarea îmbrăcămintei de protecție disipativă
electrostatic pentru utilizarea în zone periculoase cu MIE mai mică decât cea mai mică MIE pentru
hidrogen / aer (0,016 mJ), ar trebui să fie obținută o consultanță de specialitate .
O atenție deosebită ar trebui să fi e acordată atunci când se compară valorile MIE, deoarece
există o incertitudine inerentă cu privire la măsurarea MIE și a faptul ui că metode diferite de
încercare pot da rezultate diferite .
De exemplu , cea mai mică MIE pentru hidrogen / aer este dată ca f iind 0,011 mJ și 0,016
mJ din două surse diferite și cea mai mică MIE pentru acetilenă / aer este dată ca fiind 0,017 mJ
și 0,019 mJ în alte două surse diferite .
Ar trebui obținută o consultanță de specialitate în cazul în care nu există nici un dubiu
atunci când se compară valorile MIE apropiate de cea a amestecului hidrogen / aer.

Analiza metodelor de încercare a îmbrăcămintei/materialelor textile pentru
determinarea performanțelor de protecție ESD

Noțiuni introductive

Problemele generate de electric itatea static ă se datorează materialel or izolante . Problemele
se extind de la defectarea dispozitivelor și sistemelor electronice p ână la situații care pun via ța în
pericol , focul și exploziile. Un factor comun este omul. Sarcina poate fi înmagazinată în corp sau
pe îmbrăcăminte în cursul activităților normale . Sarcina electrostatică acumulată se descarcă
(ESD) și poate iniția evenimente periculoase. O soluție evident ă este aceea de a lega la pământ
toate obiectele și personalul din zonele periculoase, dar acest lucru nu poate fi realizat practic la
obiecte le care sunt de natur ă izolant ă. Au fost realizate materiale compozite noi, complexe, care
să contracareze aceste probleme . Au fost realizate în acest scop atât materiale textile , pentru
îmbrăcăminte de protecție , cât și alte materiale rigide.
Astfel , îmbrăcămintea electrostatică este fabricată din materiale textile compozite ce au o
rețea sau benzi de fire conductive în interiorul matricei de bumbac, de poliester sau un amestec al
acestor materiale. Mai mu lt, firele conductive sunt din ce în ce mai frecvent confecționate din
materiale compozite, adică dintr -un amestec de fibre conductive și izolante (fibre conductive pe

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

48

suprafață , fibre conductive în miez, fibre tip sandvici , etc.), a se vedea figur ile 2.1.a și 2.1.b . Toate
aceste elemente au condus la obținerea unor materiale textile eterogene pentru îmbrăcăminte.

Fig. 2.1.a – Structura materialelor textile omogene și eterogene

Fig. 2.1. b – Structura unor fibre conductive des utilizate

Caracterizar ea acestor materiale, însă, ridică o problemă dificilă pentru dezvoltarea
testelor de control al calității și testelor funcționale efective. Într-adevăr, câteva organisme
internaționale de standardizare, incluzând IEC, CENELEC și ISO, au sau au avut în desfășurare
proiecte sau activități care sa realizeze metode standard de testare în acest domeniu. De exemplu ,
proiectul Comitetului European de Standardizare EU-SMT_CT96 -2079 a stabilit cerințe și
metode de evaluare pentru îmbrăcăminte a protectoare utilizat ă în atmosfere inflamabile, furnizând
documentul CEN TC162/WG1/PG2 care sta ca bază pentru un standard european relevant – EN
1149 -3. Aceste studii și altele similare , efectuate pe materiale compozite evidențiază un aspect

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

49

esențial , și anume c ă există difer ențe între cerințele pentru anumite domenii de utilizare, astfel
cerințele pentru atmosfere explozive , care sunt caracterizate prin energii/ potențiale ESD mari,
sunt diferite de cele din industria electronic ă unde limitele tipice sunt mult mai mici .
Deoar ece pericolele ESD pentru dispozitivele / sistemele electronice sunt date de
sensibilitatea lor la nivele joase sau foarte joase de tensiune / energie a ESD, se impun metode
specifice de protecție .
Practic, pagubele (directe sau indirecte) ale sistemel or / dispozitivelor electronice sensibile
în timpul producerii sau folosirii, sun t datorate energiei statice din corpul sau de pe îmbrăcămintea
operatorului. Limita inferioar ă de sensibilitate la un eveniment ESD este de aproximativ 10 -30
kV pentru tehnolo gii de 0.18 microni (VMOS IC technology, capete magnetorezistive pentru hard
disk-uri). Limitele pot fi mai critice dac ă avem în vedere tehnologia semiconductoarelor IC de
0.050 microni , o generație CMOS care este predispusă să cauzeze mai multe probleme d e protecție
ESD.
Soluțiile existente sunt: legarea direct ă la pământ a personalului (prin brățări conductive)
și purtarea de echipament protector. Deasupra hainelor sale , operatorul trebuie s ă poarte
echipament protector. De obicei, acest echipament cupri nde un conductor electric matrițat în
cadrul fibrelor din material izolant.
Comportamentul electrostatic al materialului omogen, isotronic este de obicei descris de
două proprietăți : rezistivitate / rezistenț a de suprafaț ă sau de volum și de descărcarea s arcinii
(charge decay ). Performan țele statice ale materialului îmbrăcămintei exterioare din materiale
compozite, eterogene, nu poate fi descris în acest fel deoarece prin măsurarea rezisten ței între doi
electrozi plasați pe material se poate obține o valo are foarte mic ă dacă electrozii au contact cu
matricea conductiv ă, dar se poate obține și o valoare foarte mare dac ă contactul este realizat doar
cu substratul izolant electric. Similar, măsurătorile descărcărilor electrice la nivel macroscopic pot
arăta pierderi foarte rapid e de sarcin ă prin matricea conductiv ă, dar o reținere cvasi infinit ă de
sarcin ă la izolator. Deoarece contactul dintre electrozi și material nu poate fi identic , măsurătoarea
nu este repetabilă.
Pentru a nu se produce un eșec ca cel al abordării inițiale , bazat pe determinarea unor
proprietăți ca rezistența și descărcarea de sarcin ă, pentru a determina performan țele îmbrăcămintei
protectoare exterioare s-a impus identificarea de noi proprietăți și / sau proceduri de testare
adecvate pen tru o caracterizare și / sau evaluarea de încredere .
În timpul în care un operator, legat la pământ printr -o brățară conductiv ă, care poart ă pe
deasupra hainelor sale un echipament de protecție și efectuează mișcările sale obișnuite , se poate
măsura la o distan ță specificat ă tensiunea electrostatic ă din jurul s ău. Aceste abordări funcționale
de testare care au fost adoptate în industrie pot fi destul de eficiente în selectarea îmbrăcămintei
protectoare care poate fi cea mai potrivit ă pentru o anumit ă activitate (referitoare la mediul de
lucru specific, personal , îmbrăcăminte normal ă, încălțăminte specială, cerințe de procesare , etc.).
O problemă de bază care se pune pentru modelare este dacă protecția se asigură prin
ecranarea sarcinilor care se afl ă pe hainele normale sau de disipare a sarcinilor la sol (prin corpul
operatorului sau prin brățară).
O problemă secundară este reprezentată atât de influen ța variabilelor non -controlabile
(tipuri de îmbrăcăminte normale, obiceiurile oamenilor , etc.) c ât și de alți factori (efectele spălării
repetate ale îmbrăcămintei, eliberarea de fibre, capacitățile de izolare ale suprafeței exterioare ale
îmbrăcămintei).
O cale de succes pentru lămurirea acestor aspecte a reprezentat -o munca de cercetare din
cadrul proiectulu i european EC Contract No. G6RD -CT-2001 -00615, ESTAT -Garments
“Protective clothing for use in the manufacturing of electrostatic sensitive devices ” (Îmbrăcăminte

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

50

de protecție pentru utilizare la fabricarea dispozitivelor sensibile electrostatic ), Durat a: 1 Martie
2002 – 28 Februar ie 2005.

Studiul metodelor de încercare a îmbrăcămintei / materialelor textile pentru
determinarea performanțelor de protecție ESD

Încercările aplicabile pentru determinarea parametrilor de protecție ESD pot fi grupate în
două categorii :
• încercări efectuate pe material ;
• încercări efectuate pe îmbrăcăminte .

2.4.2.1. Criterii de evaluare a metodelor de încercare

Scopul îmbrăcămintei ESD este de a minimiza riscurile prezentate de descărcările
electrostatice periculoase pentru inițierea atmosferei Ex sau pentru defect în industria electronică.
În ce privește riscul de defect ESD la componente electronice sensibile, cu referire la
îmbrăcăminte este necesară o evaluare corectă a metodei de încercare a îmbrăcămintei sau a
materialului îmbr ăcămintei.

1. Curentul de vârf ESD și transferul de sarcini
într-o descărcare directă de la materialul încărcat
sunt determinați în mare măsură de către: • rezistivitatea firelor conductive
• densitatea rețelei și structura rețelei
• cantitatea de sarcină stoc ată
• suprafața materialului descărcat

2. Încărcarea dispozitivului datorită câmpului
electrostatic exterior îmbrăcămintei este în mare
măsură determinată de:
•
• • capacitatea de încărcare a textilei
îmbrăcămintei, adică generarea de sarcini
prin tribo -electr ificare
• rata de disipare a sarcinilor de pe
îmbrăcăminte / materialul îmbrăcămintei,
care se poate produce în trei mecanisme:
• conducție
• inducție
• mecanism corona
3. Proprietatea de ecranare a câmpului
electrostatic al materialului îmbrăcămintei (adică
proprie tatea de a suprima câmpurile datorită sarcinilor
de sub îmbrăcămintea normală prin conectarea
câmpului la elemente de îmbrăcăminte legate la
pământ), care depinde de: • rezistivitatea firelor conductive
• rezistivitatea materialului de bază
• structura rețelei
4. Suprimarea tensiunii (aici în sensul de
suprimare a tensiunii de suprafață a unei îmbrăcăminte
ESD purtate sau a unei îmbrăcăminte purtate sub
aceasta datorită conectării câmpurilor cu corpul legat la
pământ al operatorului), care depinde în principal de: • distanța de la îmbrăcăminte până la
obiectele conductive din apropiere (de
obicei legate la pământ, de exemplu corpul
purtătorului) și
• suprafața pe care sarcina s -a răspândit pe
îmbrăcăminte
Tab. 2.3 – Factori electrostatici care influențează parametrii c heie care trebuie controlați cu privire la
îmbrăcămintea ESD încărcată

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

51

Parametrii cheie care trebuie controlați nu sunt neapărat acei parametri care pot fi măsurați
cu ușurință, fiabil și repetabil în încercări efectuate pe îmbrăcăminte sau pe materialul
îmbrăcămintei. Prin urmare s -au definit factorii care influențează parametrii cheie , așa cum sunt
prezentați în tabelul 2.3.
În figura 2.2 sunt prezentate în detaliu cele trei mecanisme de disipare a sarcinilor.
Mecanismele de disipare a sarcinilor sunt:
1). Conducție : dacă materialul textil este legat la pământ, sarcinile de pe el sau din
apropierea elementelor conductive ale firelor conductive vor fi dirijate la pământ.
Mecanismul de conducție depinde de:
• rezistivitatea firelor ;
• rezistivitatea materiale lor de bază ;
• rezistența peste cusăturile îmbrăcămintei , atunci când sarcinile nu pot fi dirijate eficient
spre pământ prin îmbrăcămintea normală a operatorului .

2). Inducție : sarcina de pe materialul textil de bază izolant induce o sarcină de polaritate
opusă în firele conductive legate la pământ, spre neutralizarea parțială a sarcinii totale. Fenomenul
poate fi de asemenea înțeles ca o creștere a capacitanței provocate de firele legate la pământ care
scad potențialul efectiv ce trebuie studiat. În princip iu, este o chestiune de suprimare a tensiunii
datorită conectării câmpului cu firele legate la pământ, dar mai sus s -a definit suprimarea tensiunii
ca fiind conectarea cu corpul operatorului. În al doilea rând , mecanismul are aparența unei
descărcări de sa rcină atunci când elementele conductive au o rezistivitate finită.
Mecanismul de inducție depinde de:
• aspecte ale concepției rețelei conductive și ale materialului utilizat în anumite textile ;
• capacitanța sistemului de îmbrăcăminte încărcat .

3). Coro na: Neutralizarea parțială a sarcinilor de pe materialul textil de bază poate avea
loc și prin primirea de ioni d in aer, ioni formați în descărcările corona de pe firele conductive din
apropiere, dacă este depășită intensitatea câmpului corona creat în reg iune.
Mecanismul corona depinde în principal de structura firelor conductive.

Fig. 2.2 – Cele trei mecanisme de disipare a sarcinii pe materialele textile ESD

În proiectul „ESTAT -Îmbrăcăminte” s -a studiat în detaliu descărcarea sarcinilor pe
produse textile ESD prin cele trei mecanisme. S -a constatat că pentru produsele textile ESD
încărcate prin tribo -electrificare controlat ă există trei regiuni și procese clar distin cte, și anume:

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

52

• prima regiune, c urba de descărcare la umiditate scăzută (descărc area de sarcină la e-1 din
valoarea de vârf) de numai 10 -30 ms oglind ește răspunsul inițial al firelor conductive ;
• a doua regiune are o constantă de timp tipică , de aproximativ câteva secunde la o umiditate
relativă de 12%;
• a treia regiune distinctă are o constantă de timp tipică , de zeci de secunde sau chiar minute,
oglindind migrația lentă a sarcinilor de pe materialul de bază.
La materialele textile nelegate la pământ , descărcările corona reprezintă principalul
mecanism de disipare a sarcinilor. S -au ef ectuat experimente cu diferite tipuri de materiale textile
conductive încărcate , cu rol de miez și s -a constatat că mecanismul corona limitează eficient
încărcarea materialului textil din miezul conductiv prin autodescărcare , de obicei la un potențial
de 2-5 kV .
Riscurile de descărcări directe de la îmbrăcăminte la dispozitive sunt minimizate atunci
când toate p ărțile îmbrăcămintei sunt legate satisfăcător la pământ. De asemenea, descărcarea
sarcinii prin mecanisme de conducție și inducție , precum și ecranarea electrostatică , depind de
legarea la pământ a îmbrăcămintei. De aceea, evaluarea performanțelor de protecție ESD ale
îmbrăcămintei trebuie să cuprindă măsurarea:
• rezistenței la pământ sau la punctul de legare la pământ a îmbrăcămintei;
• integritatea rezistenței electrice a cusăturilor.
Se observă că nu se poate stabili valoarea potențialului îmbrăcămintei cu rol de
îmbrăcăminte de protecție ESD prin măsurarea propriu -zisă a rezistenței la pământ a panoului de
îmbrăcăminte. Principalele informații des pre performanța de protecție ESD a îmbrăcămintei sunt
întotdeauna date de măsurarea parametrilor cheie ce trebuie controlați.
În conformitate cu cele de mai sus, este important să se facă distincția între cele două tipuri
de îmbrăcăminte și materiale textile ESD :
• îmbrăcăminte și materiale textile ESD care necesită legare la pământ pentru funcționare
în siguranță;
• îmbrăcăminte și materiale textile ESD care nu necesită legare la pământ.
Majoritatea factorilor de mai sus sunt în directă legătură cu structura ș i proprietățile
electrostatice ale materialului îmbrăcămintei și astfel , pot fi studiați prin încercări pe materialele
textile. Numai câțiva factori necesită încercări pe îmbrăcămintea întreagă sau pe sistem (în special
pe operatori).

2.4.2.2. Studiul metodelor de încercare a materialelor textile

Pentru studiul metodelor de încercare existente , folosite la caracterizarea performanțelor
de protecție electrostatică a materialelor textilelor utilizate în îmbrăcămintea ESD s -au luat în
considerare standardele națio nale și internaționale, precum și câteva metode industriale și de
laborator folosite curent . Metodele au fost identificate prin cercetările efectuate în cadrul
proiecte lor de cercetare europene SMT4 -CT96 -2079 "Evaluarea securității electrostatice a
îmbrăcă mintei personale de protecție pentru utilizare în atmosfere explozive" și G6RD -CT-2001 –
00615, ESTAT -Garments ” Îmbrăcăminte de protecție pentru utilizare la fabricarea dispozitivelor
sensibile electrostatic” .
Astfel, au fost analizate următoarele metode:
• Metodele rezistive din CEI 61340 -5-1 (rezistența de suprafață , rezistența punct cu punct) ;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

53

• Metodele rezistive din EN 1149 -1 și EN 1149 -2 (rezistența de suprafață , rezistența
verticală – transversală) ;
• Rezistivitatea de suprafață conform EN 100015 -1 (înlocu it cu CEI/EN 61340 -5-1);
• Încercarea de încărcare prin inducție conform EN 1149 -3;
• Încercarea de încărcare triboelectrică conform EN 1149 -3;
• Încercarea de descărcare a sarcinii – încărcare prin contact (metoda VTT) ;
• Încercarea de încărcare corona conform C EI / EN 61340 -2-1;
• Încercare de "Încărcare a capacitanței" a lui John Chubb (încărcare corona) cu ajutorul
dispozitivelor de măsurare JCI155 și JCI176 [4], [13] .

2.4.2.2.1. Metode rezistive

Măsurătorile rezistive au reprezentat în mod tradițional , metode de califi care a materialelor
la care electricitatea statică se crede a că poate provoca probleme sau să prezinte riscuri. Metodele
rezistive sunt simple și convenabile. Rezultatele măsurătorilor rezistive depind totuși de mai mulți
factori, cum sunt:
• tipul, geometri a și distanțele dintre electrozii de măsurare ;
• tensiunea de măsurare și durata măsurătorii (timpul de electrizare) ;
• contribuția la rezistivitățile de suprafață și de volum ;
• tipul materialului (nu toate materialele pot fi evaluate realistic cu mijloacele re zistive, de
exemplu anumite materiale textile eterogene) ;
• umiditate a.
Influența primilor trei factori din listă asupra rezultatelor este standardizată prin specificarea
caracteristicilor electrozilor de măsurare și a altor factori din procedura de măsurare .
În continuare a cercetărilor s-au luat în considerare următoarele metode de încercare a
materialelor textile: metoda rezistenței de suprafață și rezistenței în puncte din CEI / EN 61340 –
5-1 , metodele de măsurare a rezistivității de suprafață din EN 114 9-1 și EN 100015 -1 și metoda
rezistenței verticale din EN 1149 -2. Nu se descriu metodel e, dar se dau referințe la documentele
(standard ele) în care sunt prezentate detalii le.
Diferitele măsurări ale rezistenței de suprafață și a rezistivității pot fi compa rate prin
folosirea factorilor de conversie specifici, factori care depind de construcția electrozi lor.
Din încercările comparative efectuate în cadrul proiectului ESTAT rezult ă că metodele
rezistenței / rezistivității de suprafață din CEI / EN 61340 -5-1, EN 1149 -1 și EN 100015 -1 au dat
în general rezultate similare pentru materiale eterogene de tip B1 (conductiv e pe suprafață ) și
pentru materiale omogene, iar corelarea rezultatelor la diferite organisme de încercare a fost foarte
bună.
În general , încer cările rezistive sunt ușor de efectuat, iar rezultatele sunt de obicei fiabile
atunci când rezistența de suprafață RS a materialului supus încercării este mai mică de 1×1010 .
Atunci când se măsoară materiale cu RS > 1×1010  trebuie să se acorde o atenț ie deosebită
instrumentelor folosite, în special montajului și felului în care perturbările exterioare sunt
minimizate. Rezultatele măsurătorilor efectuate „in situ ” pentru determinarea rezistențelor (la
instalația de producție , etc.) sunt rareori fiabile pentru acest domeniu de rezistențe mari.
Principala întrebare se pune totuși : cu câtă acuratețe aceste rezultate caracterizează
performanțele de protecție ESD a le materialului. Aceast ă acuratețe depinde în foarte mare măsură
de tipul materialului.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

54

Pentru m ateriale omogene , încercarea de rezistivitate ( rezistența de suprafață sau
rezistența pe suprafață în puncte) acoperă majoritatea parametrilor cheie ce trebuie controlați .
Doar capacitatea de încărcare nu este caracterizată de nicio valoare a vreunei rezistenț e.
S-a demonstrat , atât teoretic cât și experimental , că există o corelație clară între rezistivitatea de
suprafață și timpul de descărcare a sarcinii pentru materiale omogene (figura 2.3).
Încercările pentru determinarea rezistivit ății trebuie să tr ateze și în cazul materialelor
eterogene , majoritatea parametrilor ce trebuie controlați atunci când stratul conductiv sau
disipativ este pe suprafață .

Fig. 2.3 – Rezistivitatea de suprafață în corelație cu timpul de descărcare, pentru materialele omog ene.

Pentru materiale textile eterogene de tip B , situația este mai complexă. Performanțele de
protecție ESD a materialelor textile de tip B2 cu fibre conductive în miez nu poate fi caracterizată
deloc prin nicio metodă rezistivă, din cauză că electrodul de măsurare nu poate fi în contact
galvanic cu elementele conductive ale materialului textil. Pentru materialele textile de tip B1 cu
fibre conductive de suprafață , electrodul de măsurare poate fi în contact galvanic cu elementele
conductive ale materialu lui, dar măsurătoarea este incertă, rezultatul nu se știe cât de mult se va
corela cu performanțele de protecție ESD ale materialului textil.
Pentru materialele textile eterogene de tip B1 metodele de rezistivitate măsoară în medie
proprietățile de supraf ață, acoperind atât firele conductive cât și materialul de bază într -o măsură
nedeterminată. Majoritatea parametrilor cheie ce trebuie controlați (tabelul 2.3), sunt influențați
de rezistivitatea fibrelor conductive ale un ui material textil eterogen de tip B1 și nu printr -o
rezistență de suprafață medie.
Pentru țesăturile de tip B1 contactul electric între țesătură și electrozii de măsurare depinde
și de textura și rugozitatea suprafeței materialului . Este incert cât de mult o încercare a rezistenței
de suprafață conform standardului CEI/EN 61340 -5-1 se corelează cu rezistența corectă
(rezistența fibrelor conductive) ce trebuie controlată la o îmbrăcăminte eterogenă modernă,
actuală . Pentru a caracteriza performanțele de protecție ESD ale materialului sunt necesare alte
metode.
Încercarea rezistenței verticale din standardul EN 1149 -2 reprezintă un caz special de
încercare rezistivă. Metoda este universală, pentru toate tipurile de materiale. În mod clasic,

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

55

aceasta nu a fost luată în considerare la evaluar ea performanțelor de protecție ale îmbrăcămintei
exterioare, pentru că migrarea sarcinilor spre pământ este prevăzută a se produce pe suprafața
îmbrăcămintei. Încercarea de rezistență verticală are importan ță la evaluarea securității electrice
a îmbrăcămin tei de protecție ESD , în situația în care aceasta este de interes .

2.4.2.2.2. Metode de încercare pentru determinarea timpul de descărcare

Acumularea de sarcini electrostatice depinde de echilibrul dintre generarea de sarcini și
disiparea de sarcini. Dacă sarcin a este disipată mai repede decât este generată, nu se creează
electricitate statică. De aceea, măsurarea descărcării sarcinilor de pe material a aparținut în mod
tradițional încercărilor electrostatice de bază, în plus față de măsurătorile de rezistență .
Termenul „desc ărcarea sarcinii ” reprezintă potențialul creat prin frecarea unui material sau
a unei suprafețe, inițial la potențial ul pământ ului, și timpul (după încărcare ) pentru ca această
tensiune să cadă pe măsură ce sarcinile migrează.
Măsurarea desc ărcării sarcinii unui material nu este totuși atât de simplă precum măsurarea
rezistenței de suprafață. Motivul este că desc ărcarea sarci nii în anumite condiții de mediu a
materialelor disipative sau izolante electrostatice, depinde de :
• proprietățile intri nseci ale materialului ;
• modul în care se generează sarcina pe materialul testat (distribuția inițială a sarcinii) ;
• densitatea inițială a sarcinii generate pe sau în materialul testat ;
• modul în care materialul este legat la pământ;
• dispunerea geometrică și dimensională a sistemului.
Drept urmare, curba de desc ărcare măsurat ă se poate abate considerabil de la o curbă
exponențială ideală, iar constanta de timp măsurată poate varia cu condiții le de măsurare , chiar și
pentru materiale omogene.
În cazul materiale lor eterogene situația este chiar mai complexă. Pot exista diferențe
semnificative în tre rezultatele obținute prin diferite metode de încercare și chiar între rezultatele
obținute prin aceeași metodă , dar cu montaje de încercare diferite .
Complexitatea m ăsurării descărcării sarcinii a condus la o varietate de metode de
încercare . Metodele pot fi deosebite fundamental prin modul cum sarcina este generată pe sau în
eșantionul de încercare:
• încărcare triboelectrică;
• încărcare prin inducție ;
• încărcare prin co ntact;
• încărcare corona.
Din cauza celor cinci factori care influențează descărcarea sarcinii, enumerați mai sus, nu
există o metodă universală, ideală , de încercare pentru descărcarea sarcinii, valabilă pentru toate
materialele. Există totuși metode ade cvate pentru utilizare limitată. La evaluarea metodelor de
încercare pentru descărcarea sarcinii pentru o anumită utilizare specifică (cum ar fi pentru
caracterizarea materialelor textile ale îmbrăcămintei ESD), trebuie să se țină seama de
următoarele crit erii:
• metoda trebuie să -și fi demonstrat anterior relevanța pentru aplicațiile utilizatorului final;
• o metodă non -triboelectrizare trebuie să fi demonstrat anterior comparabilitatea cu
încărcarea triboelectrică.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

56

Se prezintă în continuare câte o metodă la nivel de material textil pentru fiecare categorie
(tip) de generare a sarcinii:
• CEI/EN 61340 -2-1 reprezentând metodele de încărcare corona [48], [85] ;
• EN 1149 -3 metoda 1 reprezentând metodele de încărcare triboelectrice [70];
• EN 1149 -3 metoda 2 reprezentâ nd metodele de încărcare prin inducție [70];
• metoda monitorizării plăcii de încărcare (metoda VTT) reprezentând metodele de
încărcare prin contact [59], [62] .

2.4.2.2.3. Timpul de descărcare a sarcinii conform standardului CEI/EN 61340 –
2-1 (metoda de încărcare coro na) [48], [85]

Principiile metodei și montajului de încercare sunt descrise în standardul IEC 61340 -5-1
Anexa B, metoda A. În studiile de evaluare a metodelor, efectuate în cadrul proiectului ESTAT,
s-au folosit trei dispozitive diferite, din trei labo ratoare provenind de la doi producători diferiți . A
existat o bună corelare a rezultatelor obținute cu echipamente similare în laboratoare diferite, dar
a existat o largă dispersare a rezultatelor pentru anumite eșantioane , cu echipamente de încercare
diferite. Motivul probabil al dispersării este cantitatea diferită de sarcină stocată pe suprafața
eșantionului , la aceeași tensiune corona.
Metoda pare să fie foarte adecvată materialelor electrostatic omogene , cu rezistență de
suprafață suficient de mare ( 109 ). Pentru materiale mai conductive, timpul de descărcare a
sarcinii ar fi prea scurt pentru a putea fi măsurat cu ajutorul acestei tehnici, aceasta din cauza celor
20 milisecunde de întârziere inițială între încărcarea eșantionului prin corona și începerea
măsurării potențialului eșantionului .
Metoda este adecvată și materialelor eterogene de tip A, în care stratul electrostatic
disipativ este pe suprafață . Sarcina este stocată pe suprafața eșantionului ca și în cazul încărcării
triboelectric e.
În cazul materialelor eterogene de tip B (materiale conductive pe suprafață și în miez)
există totuși probleme serioase la folosirea metodei așa cum este descrisă în standarde. În forma
actuală metoda nu poate caracteriza în mod corect performanțele de prote cție ESD ale materialelor
ESD conductive pe suprafață și în miez. Problema este mai evidentă în cazul umidității scăzute,
dar este prezentă și în condiții normale.
Principiul propriu -zis al metodei este corect și universal valabil oricărui fel de materia l.
Problema apare în interpretarea rezultatelor în standardele actuale (CEI 61340 -2-1 și CEI 61340 –
5-1). Utilizarea criteriului de 10% din standardul IEC 61340 -5-1 conduce prea des la respingerea
unor materiale ESD bune, din motive incorecte (timpul de des cărcare măsurat > 2 s). În realitate ,
timpul de descărcare de 10% poate fi mai mic de 2 s, dar măsurătoarea dă un rezultat foarte diferit.
Problema provine de la cele 20 milisecunde întârziere inițială a începerii măsurătorii. Într -un
material eterogen , care constă în elemente înalt conductive într -o matrice izolantă (cum sunt
materialele textilele ESD cu fibre conductive de suprafață sau în miez), majoritatea descărcării de
sarcină are loc în primele 20 milisecunde, care nu apar în măsurătoare. După aceas tă etapă ,
evoluția descărcării sarcinii este lentă de pe materialul textil de bază dintre fibrele conductive care
este izolant.
De exemplu, potențialul inițial de suprafață de pe o țesătură de îmbrăcăminte ESD cu fibre
conductive de suprafață (rețea cu oc hiul de 5mm×5mm) pe un material de bază PES, la t = 20 ms
după încărcarea prin corona a fost de aprox. 300 V. Folosirea criteriului de 10% conduce la valori

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

57

finale ale potențialului nerealist de mici, în acest caz 30 V. Sub 100 V influența materialului textil
izolant de bază asupra comportamentului materialului este foarte mare și conduce ușor la timpi
de descărcare de mai multe secunde sau chiar zeci de secunde. Timpii de descărcare a sarcinii
măsurați nu caracterizează comportamentul materialului într -o manieră corectă: materiale de
protecție ESD bune pot fi respinse din motive incorecte. Se poate contraargumenta că există
mijloace de măsurare a potențialului de suprafață mai mic de 100 V, dacă riscurile ES sunt
neglijabile pentru dispozitive cu VHBM = 100 V. Rezultatele sunt în concordanță cu constatările lui
P. Holdstock prezentate la întâlnirea unui grup de lucru în Suedia în 2002.
În standardul CEI 61340 -5-1 se stipulează în Anexa B 1.5 că "Dacă nu este posibil să se
obțină o tensiune inițială cel puțin de două ori mai mare decât tensiunea de prag de risc cu o
tensiune corona de minim 7 kV, atunci trebuie înregistrată observația că rata de disipare a sarcinii
a fost prea mare pentru a permite atingerea tensiunii pragului de risc". Acesta este un răspu ns
parțial la problemă și reprezintă o soluție mediocră dacă metoda de încercare nu poate fi folosită
pentru caracterizarea celor mai moderne materiale folosite pentru îmbrăcămintea ESD. Nu se prea
poate face mult în legătură cu întârzierea de 20 ms, dar e xistă alte posibilități de modificare a
metodei , astfel încât să poată fi folosită pentru caracterizarea materialelor textile ale
îmbrăcămintei ESD. Ca măsură minim ă trebuie folosite alte criterii decât timpul la 10% din
potențialul maxim al suprafeței .

2.4.2.2.4. Timpul de descărcare a sarcinii conform standardului EN 1149 -3
metoda 1 (încărcare triboelectrică) [70]

În această metodă , materialele sunt încărcate prin frecarea cu tije cilindrice montate pe un
glisor vertical, ca în figura 2.4. Intensitatea câmpului electric de la sarcina generată pe materialul
de încercare este observată și înregistrată cu ajutorul unui fieldmetru electrostatic (contor static)
conectat la un dispozitiv de înregistrare grafică. Acest standard specifică două materiale pentru
tijele de încărcare: aluminiu și polietilenă de înaltă densitate (HDPE) disipativă.
Eșantionul de încercare este legat la pământ la unul din capete. Încercarea se efectu ează pe
eșantioane confecționate pe direcți a urzelii (la mașină ) și pe eșantioane confecționate pe direcția
bătăturii (sau pe lățime ).
Descărcarea de sarcină este definită ca fiind timpul necesar intensității de câmp respective
de a scădea la Emax /2, deci t50. De asemenea, se înregistrează intensitatea maximă a câmpului
electric după încărcarea tri boelectrică E0, și intensitatea câmpului electric la 30 s după E0, adică
E30. Principiile metodei și montajului de încercare sunt descrise detaliat în standardul de referinț ă.
Încercările comparative au fost efectuate la două laboratoare cu echipamente și montaje
de încercare diferite (dar amândouă în conformitate cu EN 1149 -3). Corelarea dintre timpii de
descărcare a sarcinii pentru cele două laboratoare a fost satisfăcătoare. Nu s -a constatat o influență
importantă a tipului tijelor asupra descărcării sar cinilor.
Un dezavantaj major al metodei este legat de întârzierea de aprox. 0,1 s între încărcarea
unei zone a eșantionului și momentul în care aparatur a de măsurare poate măsura zona încărcată.
Procesele rapide din materialele textile eterogene de tip B în acest timp și-au descărcat
deja sarcina . De aceea nu se recomandă folosirea aceste i metod e ca metodă generală de încercare
pentru materialele textile ESD. Metoda este totuși utilă pentru caracterizarea capacității de
încărcare a materialului.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

58

Fig. 2 .4 – Exemplu de echipament pentru metoda de încercare cu încărcare triboelectrică, conform
standardului EN 1149 -3 [70]
1-fieldmetru, 2 -clemă de fixare, 3 -eșantion de încercare,4 -poziția de pornire a glisorului, 5 -glisorul în
poziția finală, 6 -șină de ghid are, 7 -dispozitiv de tensionare (clemă cu greutate), 8 -tije cilindrice

2.4.2.2.5. Timpul de descărcare a sarcinii conform standardului EN 1149 -3
metoda 2 (încărcarea prin inducție )[70]

Prin această metodă încărcarea eșantionului de încercare este efectuată prin efectul de
inducție . Imediat sub eșantionul de încercare, care este poziționat orizontal, este amplasat un
electrod de câmp, fără a avea contact cu eșantionul , figura 2.5. Pe electrodul de câmp s e aplică
rapid înaltă tensiune.
Dacă eșantionul este conduc tiv sau conține elemente conductive, pe eșantionul de
încercare este indusă o încărcare de polaritate opusă cu cea a electrodului de câmp.
Câmpul din electrodul de câmp care afectează elementele conductoare nu trece prin
specimenul de testare și câmpul ne t este redus într -un mod caracteristic materialului testat.
Acest efect este măsurat și înregistrat în spatele eșantionului cu o sondă de măsurare a
câmpului. Cum mărimea sarcinii induse pe eșantionul de încercare crește , câmpul rețelei
înregistrat de son da de măsurare scade. Această scădere a câmpului este folosită pentru
determinarea timpului de înjumătățire a sarcinii t50 (specificat în același mod ca în metoda de
triboîncărcare din standardul EN 1149 -3 ca fiind timpul necesar intensității câmpului de a scădea

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

59

la Emax/2) folosit la caracterizarea descărcării de sarcini în material. Principiile metodei și montajul
de încercare sunt descrise în detaliu în standardul de referinț ă .
Încercări comparative au fost efectuate în două laboratoare. S -a constatat o bună corelare
a rezultatelor. Toate eșantioanele de încercare cu elemente conductive au avut o descărcare inițială
foarte rapidă ( t50 < 0,1 s). Timpul de răspuns al metodei este rapid, în jur de 30 µs (din cauza
timpului ridicat de aplicare a tensiunii de inducție ) care permite și măsurarea proceselor de
descărcare rapidă a sarcinii în materiale.
În concluzie , metoda este potențial adecvată pentru caracterizarea corectă a tuturor
tipurilor de materiale textile pentru confecționarea îmbrăcăminte i ESD. Ac esta este un beneficiu
major al metodei. Este de asemenea posibil să se obțină informați i despre rezistența traseului
conductiv (adică a fibrel or conductive) de pe curbele de descărcare a sarcinii. Măsurătorile dau în
același timp informații despre evaluar ea performanței de ecranare electrostatică a materialului
textil.

Fig. 2.5 – Montajul echipamentelor pentru metoda de încercare cu încărcare prin inducție, conform
standardului EN 1149 -3 [70]
1-amplificator de sarcină , 2-dispozitiv de înregistrare , 3-sondă de măsurare a câmpului , 4-inel de
protecție , 5-inele de fixare a eșantionului , 6-eșantion de încercare , 7-inel de sprijin , 8-electrod de câmp ,
9-generator de tensiune

Un neajuns major al metodei este acela că nu există încă o comparabilitate a rez ultatelor
cu acelea obținute de la eșantioanele încărcate triboelectric . În eșantioane eterogene sarcina este
generată în mod diferit pe sau în material prin încărcarea prin inducție sau triboelectrică. La
încărcarea prin inducție , migrarea sarcinilor se p oate produce oriunde în elementele conductive
ale materialului textil. Nu se poate face distincția între ceea ce se întâmplă în volumul de material
și pe suprafața sa. Nu este clar cum acest lucru poate influența rezultatele. Se poate întâmpla ca
relevanța metodei , ca metodă de încercare a descărcării de sarcină , să nu fie prea mare pentru
utilizatorii finali, dacă corespondența rezultatelor comportamentului descărcării de sarcini
comparativ cu cele pentru sarcinile generate pe suprafață prin frecare să fie mică . Există studii în
lucru privind aceste aspecte.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

60

2.4.2.2.6. Metoda de încărcare prin contact cu monitorizarea plăcii de încărcare
(metoda VTT) [59], [62]

Metoda se bazează pe monitoriz area plăcii de încărcare ( MPI). Un eșantion de dimensiuni
fixe (lungime și lățime ) este pus pe placa metalică a MPI, figura 2.6. Un capăt al eșantionului este
încărcat în prealabil cu ajutorul MPI la o tensiune predeterminată . Apoi placa de încărcare este
deconectată de la sursa de alimentare cu tensiune și regiunea încărcată est e monitorizată (ca
funcție de timp) de către fieldmetrul (măsurător de câmp) din MPI, cu un fieldmetru exterior sau
printr -un voltmetru electrostatic fără contact deasupra eșantionului . Pentru a garanta un contact
electric bun între electrodul de încărcare și eșantion , deasupra eșantionului trebuie să se pună, ca
greutate, o placă neconductivă și care se poate încărca foarte puțin . La fieldmetru se poate conecta
un PC pentru înregistrarea curbelor de descărcare sau , ca alternativă , se poate folosi doar
înregistratorul de timp al MPI. Pentru mai multe detalii despre metodă a se vedea referința – J
Paasi, T Kalliohaka, T Luoma, R Ilmén, S Nurmi, ”Contact charging method for the measurement
of charge decay in electrostatic dissipative materials, Proc. Electrost atics 2003 Conf., Inst Phys
Conf Series, 2004 ”.

Fig.2.6 – Schiță a montajului pentru metoda de încărcare prin contact VTT [62]

Aceste experimente s -au efectuat numai în laboratoarele de la VTT (Technical Research
Centre of Finland ), deci nu a fost efect uată nicio comparație între diferite organisme de încercare.
Conform rezultatelor, metoda este adecvată eșantioanelor din materiale textile omogene și
eterogene de tip A. Totuși , pentru aceste materiale metoda nu dă informații suplimentare cu privire
la măsurarea standard a rezistenței în puncte. Pentru materialele textile eterogene de tip B metoda
caracterizează, în principiu, numai traseul conductiv din material. Nu există corelare cu metodele
de triboîncărcare, în care comportamentul întregii suprafețe a eșantionului este luat în considerare.
Metoda de încărcare prin contact, totuși , caracterizează corect situația practică în care
îmbrăcămintea este într -adevăr încărcată prin contact accidental cu un electrod încărcat. În
materi alele textile eterogene î n care elementele conductive sunt îngropate (cum sunt fibrele

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

61

conductive) metoda de fapt încarcă eșantioanele prin inducție și nu prin contact. Pentru acele
eșantioane metoda este similară cu metoda 2 din standardul EN 1149 -3 dar este mai puțin precisă.

2.4.2.2.7. Capacitatea de încărcare

Capacitatea de încărcare a unui material la încărcarea triboelectrică este unul din factorii
cheie care influențează performanțele de protecție ESD ale îmbrăcămintei.
Pentru măsurarea capacit ății de încărcare există mai multe met ode de încercare
standard izate și de laborator. În proiectul ESTAT -Îmbrăcăminte s-au luat în considerare două
metode: metoda 1 din standard ul EN 1149 -3 și din standardul japonez JIS L 1094:1997 "Metoda
de măsurare a cantității de electricitate la încărcare prin fricțiune ""[53], [59], [63] .
Metoda japoneză JIS, deși inițial concepută pentru materiale textile, poate fi aplicată și
pentru îmbrăcămintea completă.

2.4.2.2.8. Metoda 1 din standardul EN 1149 -3 [70]

Descrierea metodei a fost deja prezentată mai sus , la punctul 2.4.2.2.4. Atunci când se ia
în considerare capacitatea de încărcare a materialului ne focaliz ăm pe intensitatea electrică
maximă a câmpului după încărcarea triboelectrică, E0.
Metoda nu d etermină încărcarea triboelectrică maximă absolută a mater ialului textil , dar
este o unealtă utilă pentru compararea capacității de încărcare a diverse materiale textile, într -un
mod repetabil. De exemplu , uneori la aplicarea unei forțe de frecare mai mare sau atunci când se
folosesc diferite materiale de frecare , eșantionul de încercare se poate încărca mult mai mult decât
în cazul încercărilor care urmează procedura din proiectul standardului EN 1149 -3.
Repetabilitatea și reproductibilitatea încercărilor de triboîncărcare nu sunt niciodată la
același nivel cu a celea ale măsurării rezistenței , dar în metoda din EN 1149 -3 ele sunt la un nivel
satisfăcător. Capacitatea de încărcare a diverselor materiale poate fi bine comparată prin aceste
încercări.
Defectul major al metodei se referă la perechile de frecare din seriile triboelectrice . În
prezent sunt două materiale de frecare specificate în proiectul de standard: aluminiul (Al) și
polietilena disipativă de înaltă densitate (HDPE). În seriile triboelectrice aluminiul este
aproximativ în poziția de mijloc , iar pol ietilena aproape de capătul inferior (negativ) al seriei. Nu
există nicio pereche de frecare la capătul superior (pozitiv) al seriei. În studii s -au inclus, în plus
față de tijele de încărcare din aluminiu și HDPE, și tije de încărcare făcute din poliamidă disipativă
electrostatic (PA). Toate materialele textile încercate au fost încărcate la nivelul esențial superior
(E0) cu tijele de poliamidă , apoi cu tijele de aluminiu sau HDPE. În general tijele de aluminiu au
indus cele mai mici valori ale E0.
Deficiențele minore ale metodei constau în măsurarea câmpului electrostatic , și aceasta
din cauza suprafeței încărcate a eșantionului .
Există la început o întârziere de 0,1 secunde , după încărcare , înainte ca instrumentul de
măsurare a câmpului să poată măsu ra locația încărcată. Din cauza întârzierii nu este măsurată
valoarea maximă reală. Acest lucru nu reprezintă o problemă atunci când se caracterizează
materialele textile ale îmbrăcămintei pentru industria electronică. În cadrul a 0,1 s nu se poate ca
un element de îmbrăcăminte triboîncărcată să fie adusă suficient de aproape de dispozitivele
sensibile ESD pentru a crea un risc. În atmosferele inflamabile situația este diferită. În acest caz,

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

62

persoana încărcată care poartă îmbrăcămintea poate fi deja în dom eniul de risc în momentul
triboîncărcării.
În al doilea rând, fereastra de măsurare (conul) este prea mare în raport cu mărimea
eșantionului , acoperind nu numai eșantionul , dar și mediul din jurul eșantionului . De aceea, VTT
a adoptat o modificare a met odei, în care măsurarea este efectuată printr -un voltmetru electrostatic
fără contact la distanța de 25 mm de la suprafața eșantionului , iar pentru corectarea erorii datorate
modificării distanței se folosește un factor de corecție (calibrare).

2.4.2.2.9. Metoda d e măsurare a cantității de electricitate la încărcarea prin
fricțiune – standardul japonez JIS L 1094 [53], [59], [63].

JIS L 1094:1997 – "Metode de încercare a tendințelor electrostatice ale textilelor și
tricotajelor" este un standard industrial japon ez care cuprinde mai multe metode de încercare.
În cazul "Metodei de măsurare a cantității de electricitate la încărcarea prin fricțiune " se
pune o bucată de material textil pe o placă metalică acoperită cu un material poliamidic sau
poliacrilic și apoi se așază pe o placă de lemn cu o tijă de plastic introdus ă în man șonul
materialului (brida), figura 2.7.
Eșantionul este frecat manual cu o tijă de frecare din PVC acoperită cu țesătură poliacrilică
sau poliamidică , de cinci ori , la viteza de frecare de o cursă pe secundă. Imediat după procedura
de frecare , eșantionul este pus într -o cușcă Faraday mare și se măsoară sarcina electrostatică.
Procedura se repetă de cinci ori pentru fiecare țesătură de frecare, poliamidă și poliacril.
Rezultatele sunt date în cantitatea de sarcină per unitatea de suprafață (C/m2).
Repetabilitatea și reproductibilitatea măsurătorilor sunt satisfăcătoare, dar nu la fel de bune
ca în cazul metod ei din pr oiectul standardului pr EN 1149 -3. Ar fi putut exista și alte îmbunătățiri ,
prin încărcarea controlată cu ajutorul unui motor, așa cum a fost în cazul metod ei 1 din prEN
1149 -3.
Defectul major al acestei metode este reprezentat de necesitatea mutării eșantionului de
încercare după ce a fost încărca t în cușca Faraday. Aceast ă operați une va dura câteva secunde,
timp în care se poate produce descărcarea de sarcini (chiar și dacă eșantionul nu este legat la
pământ) , iar încărcarea măsurată pe eșantion poate să nu corespundă capacității reale de încărcare
a materialului. Din această cauză și din cauza progresului în standardizarea metodei din standardul
EN 1149 -3, metoda JIS L1094:1997 – „Metoda de măsurare a cantității de electricitate la
încărcarea prin fricțiune" nu a fost considerată ca metodă de încercare potențială la nivel de
țesătu ră pentru includere în standarde CEI/EN.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

63

Fig.2.7 – Exemplu de procedură de frecare din cadrul metodei "Metoda de măsurare a cantității de
electricitate la încărcarea prin fricțiune " (JIS L 1094:1997)

2.4.2.2.10. Ecranarea câmpului electrostatic

Ecranarea câmpur ilor electrostatice provenind de la îmbrăcămintea interioară este una din
proprietățile principale ale îmbrăcămintei de protecție ESD folosită în industria producătoare de
electronice. În standardul EN 1149 -3, metoda 2 , se prezintă o metodă eficientă pentr u studierea
ecranării câmpului electrostatic la nivel de țesătură . Procedura de măsurare este descrisă în
standard , dar analiza rezultatelor este una specifică pentru încercarea de ecranare.
Performanța de ecranare electrostatică a materialului textil este descrisă de factorul de
ecranare, S, definit ca:
𝑆=1−𝐸𝑅
𝐸100 , (2.1)
unde:
E100 intensitatea electrică inițială a câmpului (fără eșantion );
ER câmpul electrostatic rezidual produs prin ecranare electrostatică, ilustrat în fig ura
2.8 care arată pofilele de încărcare prin inducție pentru materiale le textile omogene, cu miez și
metalice.

Notă: Ecranarea câmpului electrostatic în contextul acestei lucrări nu trebuie confundată
cu ecranarea ESD din contextul încapsulării de protecție ESD. Înc apsularea de ecranare ESD
trebuie să protejeze dispozitivul din interiorul ei împotriva curenților electrostatici , precum și
împotriva câmpurilor electrostatice exterioare. Măsurarea proprietăților de ecranare ale
încapsul ării sunt definite în termeni de r educere a energiei sesizate de dispozitiv ca rezultat al
unui impuls HBM (modelul corpului uman) aplicat în exterior.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

64

Efectul de ecranare a eșantionului nu este imediat , iar răspunsurile sunt clasificate în 3
tipuri: metalic, cu miez și omogen.
Materiale le care au un răspuns rapid , fără valoare inițială de vârf , sunt clasificate ca fiind
de tip metalic.
Materialele de tip cu miez au o valoare inițială de vârf Ep care scade rapid în intervalul a
30-50 µs până la o valoare reziduală ER.
Se definește "pene trarea câmpului" ca eficiența ER/E100, în care E100 este intensitatea
inițială a câmpului. Factorul de ecranare electrostatică se apropie de 1 atunci când ER se apropie
de 0.
Metoda este adecvată tuturor tipurilor de materiale. Materialele t extile ale îmbrăcămintei
normale omogene nu prezintă efect de ecranare. Pentru materiale eterogene valoarea ecranării
depinde de conductivitatea componentelor conductive ale materialului textil și de densitatea
rețelei fibrelor conductive.

Fig. 2.8 – Grafice de „încă rcare prin inducție” care cuprind curbele descărcării pe materiale tip
metalic, cu miez și omogene.

Standardul EN 1149 -3 dă o valoare ampl ă (exprimat ă pe larg) a ecranării electrostatice.
La articolele de îmbrăcăminte confecționat e din materiale textile eterogene , câmpul electrostatic
al sarcinilor acumulate pe îmbrăcăminte este parțial suprimat prin cuplarea directă cu corpul
purtătorului. Acest efect nu este inclus în metoda din proiectul de standard prEN 1149 -3.

2.4.2.2.11. Încărcare capacitivă

Metoda de încărc are capacitivă a lui J. Chubb este una relativ nouă, nefiind o metodă
curentă, cu denumirea completă "Metodă de încercare pentru determinarea limitelor potențialului

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

65

de suprafață creat prin încărcarea electrostatică acumulată pe materiale". Cu referire la tabelul
2.3, se focalizează pe efectul de suprimare a tensiunii, deși corespondența nu este în raport de unu
la unu.
Metoda de încărcare capacitiv ă se bazează pe faptul că materialele textile prezintă o
legătură între sarcina de suprafață și tensiune , deci pri n urmare are caracteristicile unei
capacitanțe. O exprimare absolută a capacitanței în sensul său adevărat nu este posibilă , pentru că
materialul textil poate fi neomogen și anumite cantități de sarcină pot fi acumulate pe suprafețe
de material necon ductiv . La un dispozitiv sau senzor poziționat suficient de departe de suprafață
sunt sesizate valorile medii generate de o sarcin ă și un potențial .
Se poate folosi exprimarea relativă definită de Chubb pentru capacitanț a de încărcare CL
(capacitance load ing). Capacitanța de încărcare este definită ca raportul dintre " capacita nța"
constituită de sarcinile de pe materialul încercat și aceea de pe un material dielectric ideal. CL se
calculează pornind de la:
𝐶𝐿=𝑄𝑡𝑜𝑡
𝑉
𝑄𝑡𝑜𝑡∗
𝑉∗ , (2.2)
unde:
Qtot sarcina totală stocată pe suprafața eșantionului încercat ;
V tensiunea inițială de vârf de pe suprafața eșantionului creată prin depozitarea
sarcinilor ;
Q*tot sarcina totală stocată pe un material dielectric subțire folosit ca eșantion de
referință ;
V* tensiunea inițială de vârf de pe materialul dielectric de referință .

Pentru măsurarea CL se poate folosi echipamentul de încărcare corona prezentat în
standardul CEI 61340 -2-1, după ce se modific ă pentru măsurarea sarcinii totale stocate pe
eșantionul supus încercării.
CL nu este o constantă , nu are o singură valoare pentru toate materialele. Pentru
materialele textile omogene, cum este bumbacul 100% , valoare a CL aproape că nu depinde de
cantitatea de sarcini acumulate. Pentru textile ete rogene care conțin fire conductive, valoare a lui
CL pentru un anumit material crește linear cu cantitatea de sarcini acumulate. Pentru a depăși
această problemă, s -a propus să se măsoare CL la Q tot diferite și să se extrapoleze matematic CL
pentru Q=0. Ac eastă extrapolare nu este întotdeauna ușoară , pentru că dispersia valorilor singulare
ale punctelor C Qtot poate fi relativ mare.
O altă chestiune legată de această metodă este cum se pot interpreta corect rezultatele?
Adică, cum să se evalueze capacitatea îmbrăcămintei ( a materialului textil) de a proteja
componentele electronice de deteriorarea ESD folosind această metodă. O valoare ridicată a lui
CL pentru un anumit material textil este legată de suprimarea înaltei tensiuni, care este o
proprietate bună, de dorit. Pe de altă parte, un material textil cu o valoare mare a lui CL ar putea
stoca o cantitate mult mai mare de sarcini și ar putea crea un posibil risc de descărcări
electrostatice directe, ceea ce este o proprietate nedorită pentru îmbrăcămintea ESD.
Metoda încărcării capacitive este o altă unealtă care poate fi folosită împreună cu alte
măsurători pentru a obține o imagine mai completă a comportamentului materialelor textile /
îmbrăcămintei. Pentru materialele textile ale îmbrăcăminte i cu fibre con ductive în miez, această
metodă se poate dovedi utilă chiar și singură.
Dacă tensiunea de suprafață este redusă la un nivel suficient de scăzut, atunci nu există
posibilitatea apariției descărcărilor în aer, iar defectele induse de câmp pot fi de asemenea

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

66

prevenite. Singura cale prin care energia poate fi transferată de la materialul textil al
îmbrăcămintei la un dispozitiv , este prin conducție directă, care va fi foarte mică în cazul fibrelor
conductive în miez. Pe de altă parte, dacă se consideră un mat erial textil cu fibre din oțel
inoxidabil, există posibilitatea ca o cantitate semnificativă de energie să fi e transferată prin
conducție , asta dacă fibrele conductive nu sunt legate eficient la pământ. Pentru a minimiza
riscurile ESD la îmbrăcăminte , trebuie evitată combinația dintre încărcarea cu capacitanță mare și
rezistență mică.
În concluzie, metoda de încărcare capacitivă are potențial de viitoare metodă standard izată,
dar este necesară mai multă experiență practică cu o gamă mai largă de materiale textile înainte
ca valoarea metodei să poată fi evaluată complet. Problema de o importanță mare este dacă se
poate anticipa valoarea tensiunii de suprafață pe îmbrăcămintea ESD îmbrăcată, pe baza valorilor
obținute pentru CL Q=0 ale materialelor textile alei îmbrăcămintei.

2.4.2.2.12. Evaluarea metodelor de încercare a materialelor textile

În tabelul de mai jos, tabelul 2.4, se prezintă evaluarea practică a materialelor textile.
Pentru evaluare se are în vedere parametrul încercat determinat printr -o metodă de încerca re
analizată anterior.

Parametrul
încercat Metoda de încercare Evaluare practică
Rezistența /
rezistivitatea de
suprafață CEI (EN) 61340 -5-1 Adecvată pentru materiale omogene și eterogene de
tip A (strat conductiv/disipativ exterior), iar pentru
material e eterogene de tip B1 numai împreună cu alte
metode.
Neadecvată pentru materiale de tip B2
Rezistența
verticală EN 1149 -2 Universală pentru toate materialele, nu are importanță
directă pentru evaluarea ESD a îmbrăcămintei
exterioare
Descărcarea de
sarci nă CEI 61430 -2-1
(încărcare corona) Adecvată pentru materiale omogene și eterogene de
tip A (strat conductiv/disipativ exterior),
Potențial adecvată pentru materiale eterogene de tip
B1 dar nu în forma actuală (nu are descărcare rapidă).
Este necesară mo dificarea ei.
prEN 1149 -3 metoda 1
(triboîncărcare) Adecvată numai pentru materiale omogene și
eterogene de tip A (strat conductiv/disipativ exterior)
[dar rezistența mult mai simplu]
Neadecvată pentru toate celelalte materiale eterogene
(descărcarea ra pidă nu are valoare).
Dar adecvată pentru evaluarea " capacității de
încărcare" prin triboîncărcare
prEN 1149 -3 metoda 2
(încărcare prin
inducție ) Potențial adecvată tuturor tipurilor de materiale
Se face diferența între descărcare rapidă și lentă (de
exemplu posibilitatea de a măsura rezistența traseului
conductiv și rezistența materialului de bază)
dar trebuie arătată comparabilitatea triboîncărcării

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

67

Parametrul
încercat Metoda de încercare Evaluare practică
monitorizare a plăcii de
încărcare /
încărcare prin contact/
metoda VTT) Adecvată numai pentru materi ale omogene și
eterogene de tip A (strat conductiv/disipativ exterior)
[dar rezistența mult mai simplu]
pentru materiale eterogene de tip B1 și B2 în principiu
numai prin măsurarea traseului conductiv (pentru B2
cu ajutorul efectului de inducție )
Capacita te de
încărcare prEN 1149 -3
metoda 1
(triboîncărcare) Universal adecvată tuturor tipurilor de textile, dar
metoda trebuie revizuită pentru a include perechea de
frecare la capătul superior (pozitiv) al seriei
triboelectrice (de exemplu poliamidă)
Ecranar e
electrostatică prEN 1149 -3 metoda 2
(încărcare prin
inducție ) Universal adecvată tuturor tipurilor de materiale,
textilele îmbrăcămintei normale "omogene" nu
prezintă efect de ecranare, pentru materialele
eterogene valoarea ecranării este determinată de
densitatea rețelei și de conductivitatea componentelor
conductive ale materialului textil
Încărcarea cu
capacitanță Metoda J . Chubb,
bazată pe metoda CEI
61340 -2-1 modificată
(încărcare corona) Probabil adecvată materialelor eterogene de tip B1 și
B2 (baz a de date este foarte mică), corelare empirică
cu triboîncărcarea;
tipul A nu are datele de bază pentru evaluare, corelarea
cu încercarea pe îmbrăcăminte încă este neclară, de
asemenea probleme referitoare la reproductibilitate
Tab. 2.4 – Sumarul evaluări i metodelor existente de încercare pentru materialele textile ESD .

2.4.2.3. Studiul metodelor de încercare a îmbrăcămintei finite

Este important să se facă distincția între încercările la nivel de îmbrăcăminte și la nivel de
material textil . Din punct de vedere electrostatic , diferența dintre materialele textile ESD și
îmbrăcămintea neîmbrăcată este efectul cusăturilor. Ceea ce înseamnă că:

Îmbrăcăminte = material textil + cusături

Astfel, măsurarea conductivității electrice de -a lungul unei cusături este o p arte importantă
a încercării la nivel de îmbrăcăminte. Influența asupra performanțelor de protecție ESD ale
îmbrăcămintei unui operator legat la pământ și purtând îmbrăcăminte ESD este atât de mare încât
performanța de protecție poate fi studiată în mod re alistic numai pe îmbrăcămintea îmbrăcată.
Din nefericire, această situație ar scădea în același timp repetabilitatea și
reproductibilitatea rezultatelor încercării. Incertitudinea măsurătorii la nivel de îmbrăcăminte , cu
îmbrăcămintea îmbrăcată , este înto tdeauna mai mare decât aceea la încercările pe material textil
datorită factorilor umani importanți la nivel de îmbrăcăminte.
Metodele actuale de încercare a îmbrăcămintei ESD sunt următoarele:
• Metodele rezistive descrise în standardul CEI 61340 -5-1[50];
• Metodele rezistive din standardul ESD STM2.1 [43], [59], [63] ;
• Metoda VTT de măsurare a timpului de descărcare a sarcinii la îmbrăcămintea de protecție
ESD [59], [62] ;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

68

• Metoda SP 2175 "Măsurarea timpului de descărcare a sarcinii la îmbrăcămintea de
protecț ie ESD" [59], [ 63],[66] ;
• Metoda STFI de încercare nr. PS07 versiune 01/03 Rev. A "Metodă de încercare pentru
determinarea potențialului corpului și transferului de sarcină prin purtarea de îmbrăcăminte de
protecție disipativă electrostatic" (transfer de sa rcină ) [59], [63], [ 89];
• Metoda Shirley 202 "Metodă de încercare pentru măsurarea electricității statice generate
la dezbrăcarea îmbrăcămintei de pe corpul uman" [59], [63], [65] ;
• Metoda din standardul JIS L 1094:1997 "Metoda de măsurare cantitativ ă a electricității
generate de încărcare a prin fricțiune "[53], [59], [63] .

2.4.2.3.1. Metodele rezistive prezentate în standardele CEI 61340 -5-1 și ESD
STM2.1 [43], [50],[59], [63]

Metodele rezistive din ambele standarde majore CEI 61340 -5-1[50] și ESD STM2.1 [43],
[59], [63], pentru îmbrăcăminte a completă ESD, măsoară rezistențele în puncte și/sau rezistența
la un punct de legare la pământ (dacă prezintă unul ). În standardul CEI se spune că trebuie acordată
atenție includerii, acolo unde este cazul, unei cusături între ce i doi electrozi de măsurare.
Standardul ESD STM2.1 spune că încercarea în puncte are scopul de a testa rezistența electrică
între oricare două puncte ale îmbrăcămintei, ceea ce poate include rezistența electrică transversală
prin cusăturile îmbrăcămintei.
Măsur area rezistenței între puncte , în ambele standarde , se efectu ează pe îmbrăcămintea
supusă încercării așezată pe un suport izolant. Există diferențe minore (neglijabile în practică)
între electrozii folosiți la măsurătorile în puncte. Conform CEI 61340 -5-1, Anexa A.3,
măsurătorile sunt în general efectuate de la o mânecă la alta, de la o mânecă la manșetă (sau
picior), transversal pe piesa de spate la distanța de 30 cm între electrozi. Tensiunea de măsurare
este de obicei 100 V. Standardul ESD STM2.1 de scrie un montaj diferit la măsurarea rezistenței
de la o mânecă la alta, măsurătoarea de la o mânecă la alta este efectuată pentru îmbrăcămintea
atârnată de fiecare mânecă cu cleme din oțel inoxidabil izola te electric, care au rol de electrozi.
Scopul măs urării de la o mânecă la alta este de a testa integritatea rezistenței electrice transversale
pe cusăturile îmbrăcămintei.
Rezistența (sau rezistivitatea) este un factor cheie pentru majoritatea parametrilor care sunt
importanți din punctul de vedere al îm brăcămintei ESD. Dar în majoritatea cazurilor , rezistența
relevantă în cazul materialului îmbrăcămintei moderne ESD, este rezistivitatea firelor conductive
și nu rezistivitatea generală a materialului.
Rezistivitatea firelor conductive are o influență directă asupra curentului ESD de vârf,
asupra transferului de sarcini dintr -o descărcare electrostatică, asupra ratei de disipare a sarcinii
pe îmbrăcăminte și pe materialul îmbrăcămintei prin efecte de conducție și inducție , asupra
proprietății de ecranare e lectrostatică a materialului și de asemenea , asupra suprimării tensiunii în
întregul sistem al îmbrăcămintei.
Rezistivitatea materialului de bază are o influență semnificativă asupra disipării sarcinii
prin conducție . Rezistența peste cusăturile îmbrăcămi ntei este importantă, în cazul când nu fiecare
parte a îmbrăcămintei este în contact direct cu pământul, asupra ratei de disipare a sarcinii , precum
și pentru cantitatea de sarcină reținută ca sursă posibilă de descărcare electrostatică directă.
Totuși e lectrozii folosiți în metodele rezistive din standardele CEI 61340 -5-1 și ESD
STM2.1 nu măsoară o rezistență specifică a firelor conductive sau a materialului textil de bază, ci

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

69

rezistența generală peste o suprafață mare de contact. Aceste metode nu pot fi f olosite î n cazul
materialului textil care cuprinde fire conductive în material ul de bază care este mai mult sau mai
puțin izolant.
Mai grav este faptul că un bun contact electric între electrod și subiectul țintă (de exemplu
firele conductive) nu este ga rantat. De exemplu, în cazul firelor conductive , electrodul de măsură
nu va fi în contact cu firul conductiv ci cu suprafața izolantă a firelor conductive.
Contactul electric dintre electrod și fibrele conductive poate fi imperfect și în cazul firelor
conductive hibride sau de suprafață , atunci când firele conductive nu sunt exact la suprafața
materialului datorită asperităților suprafeței , ceea ce se poate foarte ușor întâmpla nu numai în
cazul îmbrăcămintei purtate , ci și pentru cea nouă.
Pentru material ele omogene măsurarea rezistenței este cea mai bună cale de evaluare a
performanțelor de protecție ale materialului sau produsului. Măsurătoarea este ușor de executat,
reproductibilitatea este mare (unde R<1×1010 ) și acoperă majoritatea factorilor care
influențează performanțele de protecție ale materialului. Totuși , dacă din măsurarea în puncte sau
de la o mânecă la alta a îmbrăcămintei rezultă R>1×1010 , influența perturbațiilor exterioare și
curenții de scurgere de la firele instrumentelor asupra rezu ltatelor măsurătorii devine foarte ușor
una predominantă, astfel încât măsurători fiabile pot fi efectuate numai în laboratoare specializate
și nu „in situ ”.
Pentru materiale neomogene (în special de tip B) situația nu mai este așa de simplă.
Rezistența măsurată poate să nu corespundă rezistenței corecte care trebuie controlată. Problema
mai serioasă este că elementul conductiv propriu -zis din material poate să nu fie în contact cu
electrodul de măsură, ceea ce va conduce direct la rezultate eronate. Produs ul poate fi respins din
motive incorecte. Pentru îmbrăcămintea care are fire conductive în miez (tip B2) nu se va putea
realiza niciodată un contact electric perfect între elementele conductive și electrozii de măsură.
Contactul poate fi imperfect și în ca zul altor tipuri de fire conductive compozite moderne.
În concluzie metodele rezistive în puncte și de la o mânecă la alta din standardele CEI
61340 -5-1 și ESD STM2.1 nu caracterizează în mod satisfăcător parametrii care controlează
performanțele de protec ție ale îmbrăcămintei moderne ESD. O îmbrăcăminte poate fi respinsă din
motive incorecte atunci când este folosită măsurarea rezistenței în puncte și de la o mânecă la alta.
Dacă o îmbrăcăminte trece cu succes încercările de măsurare a rezistenței , riscur ile de
defecte ESD la dispozitivele sensibile ESD în ceea ce privește îmbrăcămintea sunt mici,
considerând că îmbrăcămintea este corect folosită și legată la pământ și că structura materialului
textil al îmbrăcămintei este corectă (adică ochiurile rețelei de fire conductive să fie suficient de
mici).
Măsurarea rezistenței la un punct de legare la pământ este o măsurătoare utilă tuturor
tipurilor de îmbrăcăminte , în afară de îmbrăcămintea de tip B2 eterogenă (cu miez conductiv).
Măsurătorile sunt valoroase î n ceea ce privește legarea eficientă la pământ a acelor materiale care
necesită acest lucru. Măsurătorile trebuie să cuprindă cel puțin o cusătură în traseul curent pentru
a test a integritatea rezistenței electrice transversală pe cusăturile îmbrăcămintei și trebuie
efectuată pornind de pe fiecare panou principal al îmbrăcămintei. Nu toată îmbrăcămintea are
puncte clare specifice de legare la pământ. De aceea, măsurătorile trebuie modificate pentru a
obține rezistența directă la pământ, preferabil pe îmbrăc ăminte a îmbrăcată pe o persoană, a tuturor
tipurilor de îmbrăcăminte care sunt destinat e utilizării cu legătură la pământ. Măsurătorile trebuie
efectuate pornind de la fiecare panou principal al îmbrăcămintei.
Îmbrăcămintea ESD este uneori folosită în indu stria electronică și în lucrări în care
elementele de securitate electrică sunt importante sau chiar critice . Metodele de încercare din

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

70

standardele CEI 61340 -5-1 și ESD STM2.1 ( rezistența în puncte și rezistența la punctele de legare
la pământ) sunt metode corecte de evaluare a elementelor de securitate electrică a îmbrăcămintei.
Singura remarcă este că, atunci când se evaluează securitatea electrică, tensiunea de
măsurare de deschidere trebuie să fie, pentru îmbrăcăminte de " rezistență mare" mai mare decâ t
cea de 100 V specificată în standarde, de exemplu 500 V, pentru a ilustra nivelele de tensiune
periculoase probabil să fie întâlnite în practică. Ca alternativă, poate fi folosită o rampă de tensiune
de încercare de până la câțiva kV, așa cum este prevăz ut în metoda semnăturii rezistenței (resistive
signature method ) care este în dezvoltare la Centexbel – VKC Belgia .

2.4.2.3.2. Metoda VTT de descărcare a sarcinii pentru îmbrăcămintea
completă [59], [62]

Metoda VTT de măsurare a timpului de descărcare a sarcinii la îmbrăcăminte a de protecție
ESD se bazează pe montajele de măsurare a rezistenței în puncte sau de la o m ânecă la alta din
standardele CEI 61340 -5-1 și ESD STM2.1. Ca denumire alternativă a metodei , este timpul de
descărcare a sarcinii de la un punct la al tul.
În cadrul metodei, îmbrăcămintea supusă încercării este încărcată prin contact de către unul
din electrozii folosiți la măsurarea rezistenței , la o tensiune care depășește 1000 V. Apoi
eșantionul este legat la pământ prin celălalt electrod și se înreg istrează timpul de descărcare de la
1000 V la 100 V.
Se pot efectua măsurătorile în aceleași puncte ca și la măsurătorile rezistenței în puncte sau
de la o m ânecă la alta. Este important ca în măsurători să se includă și măsurători peste o cusătură,
pentru a măsura transferul de sarcină transversal pe cusătură. Măsurătorile pot fi efectuate fie pe
îmbrăcăminte a așezată fie pe îmbrăcămintea atârnată.
Măsurătorile timpului de descărcare a sarcinii de la un punct la altul, efectuate de VTT,
caracterizează capa citatea îmbrăcămintei întregi de disipare a sarcinii în principal prin conducție .
Metoda simulează situația practică de încărcare a îmbrăcămintei prin contact și de migrare a
sarcinilor spre pământ prin cusături. Metoda este foarte apropiată de măsurarea rezistenței în
puncte sau de la o m ânecă la alta din standardul CEI 61340 -5-1 și ESD STM2.1. Metoda este
foarte bună pentru caracterizarea performanțelor de protecție ESD ale îmbrăcămintei
confecționate din materiale omogene, dar oferă puține informații suplimentare cu privire la
măsurarea rezistenței .
În cazul materialelor neomogene compozite moderne aceast ă metodă are aceleași probleme
ca și metodele rezistive din standardele CEI 61340 -5-1 și ESD STM2.1.

2.4.2.3.3. Metoda de laborator SP 2175 [59], [ 63],[66]

Metoda SP 2175 – "Măsurarea timpului de descărcare la îmbrăcămintea de protecție ESD"
este o metodă de laborator care are, în practică, statut neoficial de standard național în Suedia.
Există și firme din afara Suediei care doresc încercarea îmbrăcămintei pro duse conform acestei
metode.
Metoda SP 2175 are scopul de a verifica dacă fiecare panou de îmbrăcăminte cu rol de
protecție are conectare la pământ. Metoda se bazează pe măsurarea unui sistem. Măsurarea este
efectuată cu îmbră cămintea îmbrăcată pe o persoa nă, țintind și alte fenomene cum ar fi simularea

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

71

dispunerii sarcinii pe îmbrăcămintea completă sau suprimarea tensiunii care apare în situații
practice.
Aplicarea sarcinii este efectuată prin transferul de sarcini de la un capacitor, încărcat la
550-600 V, pe oricare panou al îmbrăcămintei de încercare, figura 2.9. Dacă îmbrăcămintea este
conductivă sau disipativă , sarcina se va dispersa pe întreaga îmbrăcăminte , iar tensiunea va fi
suprimată prin capacitanța îmbrăcămintei cu persoana de încercare. Persoana de încercare trebuie
să stea în picioare cu brațele depărtate orizontal și cu marginea mânecilor depășind cu 5-8 cm
manșeta îmbrăcămintei purtate pe dedesubt. Persoana de încercare este legată la pământ printr -o
bandă legată la încheietura mâinii și astfe l, sarcinile sunt dirijate în afara îmbrăcămintei supuse
încercării. Se măsoară și se înregistrează timpul de descărcare de la 500 V la 100 V al electrodului
de încărcare.

Fig. 2.9 – Schița metodei SP 2175 "Măsurarea timpului de descărcare a sarcinii la îmbrăcămintea de
protecție ESD" [ 63]

Metoda SP 2175 este o metodă sistem. Operatorul din interiorul îmbrăcămintei are o
funcție foarte importantă și relevantă în asigurarea celor mai defavorabile trasee spre pământ,
respectiv pentru încărcare, corespu nzător situațiilor reale întâlnite la bancurile de lucru.
Implicarea unei persoane în circuitul de măsurare crește incertitudinea măsurătorii, dar
reproductibilitatea rezultatelor este totuși bună (dar nu la fel de bună comparativ cu măsurătorile
de rezis tență ).
Migrarea sarcinilor de la îmbrăcămintea încărcată la pământ, prin corpul operatorului este
inclusă în mod corect în această metodă. Metoda mai include și efectul suprimării tensiunii
(conectarea câmpurilor la corpul operatorului) în descărcarea de sarcină, deși efectul nu este clar

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

72

distinct , iar influența sa nu este ușor de reprodus. Metoda poate fi ușor modificată , astfel încât să
fie inclus și efectul de suprimare a tensiunii într -o manieră reproductibilă.
Se poate concluziona că metoda se poate utiliza dacă fiecare panou al îmbrăcămintei are
suficientă conexiune de legare la pământ . Metoda prezintă cazul practic cel mai defavorabil , cazul
în care sarcina trebuie să migreze de pe un panou pe altul, traversând cusăturile, pentru a găsi o
cale spre corpul operatorului. Metoda caracterizează bine și capacitatea de disipare a sarcinii de
pe îmbrăcăminte în condiții de utilizare reale , atunci când încărcarea se realizează prin contact cu
un material încărcat. Rămâne ca necunoscut câ t de bine corespunde acest caz situațiilor întâlnite
cel mai frecvent în practică – adică încărcarea îmbrăcămintei prin frecare. Metoda poate fi
modificată ușor pentru îmbrăcăminte a care este destinată a fi legată la pământ printr -un fir de
pământare exterior, fir conectat la un punct de legare la pământ de pe îmbrăcăminte.
Îmbrăcămintea cu fire conductive în miez nu poate fi evaluată cu aceste încercări din cauza
barierei formate de stratul izolant dintre firele conductive și operator, barieră prea înaltă pentru ca
sarcinile să poată să o treacă în cadrul unui timp acceptabil. Problema este fundamental aceeași
ca și în cazul măsurării rezistențelor . Metoda nu este aplicabilă îmbrăcămintei care nu poate fi
legată implicit la pământ (pentru a obține legarea echipotențială cu toa te elementele sistemului).

2.4.2.3.4. Metoda de încercare STFI nr. PS 07 [59], [63], [ 89]

Metoda STFI nr. PS 07 – "Metodă de încercare pentru determinarea potențialului corpului
și a transferului de sarcină prin purtarea de îmbrăcăminte de protecție disipativă ele ctrostatic" este
o metodă nouă de laborator dezvoltată pentru caracterizarea îmbrăcămintei de protecție ESD
folosită în arii cu pericol de explozie. Versiunea 01/03 Rev.A a fost cea folosită în studiul ESTAT –
Îmbrăcăminte. Scopul inițial al metodei este de a determina riscul de aprindere de la
îmbrăcămintea de protecție confecționată din materiale disipative, risc provocat de posibila
încărcare electrostatică a corpului uman sau a îmbrăcămintei.
Montajul de încercare și procedura sunt schițate în figu rile 2.10A, 2.10B și 2.10C . Un
operator este îmbrăcat cu lenjerie de corp specifică (bumbac) și ca îmbrăcăminte exterioară
îmbrăcămintea de protecție . Îmbrăcămintea exterioară este încărcată puternic triboelectric de către
o altă persoană care efectuează frecarea pe spatele operatorului cu materialul textil ales (lână pură
sau poliamidă pură). Potențialul corpului, creat de sarcina generată pe îmbrăcăminte, este măsurat
cu un voltmetru electrostatic. Apoi (cât de rapid posibil) este apropiat de zona încărcată un
electrod legat la pământ, sferic, specificat (U. von Pidoll, Determining the incendivity of
electrostatic discharges without explosive gas mixtures, PTB Braunschweig, 2002 [31]), pentru a
măsura posibilul transfer de sarcină sub formă de scântei sau descărc ări în perie, cu ajutorul unui
osciloscop cu stocare de date. Operatorul este pe rând legat la pământ și deconectat de la pământ.
Se efectuează zece măsurători paralele , atât cu persoana legată la pământ , cât și nelegată la
pământ. Între măsurători , îmbrăc ămintea de încercare se neutralizează cu un ionizator.
Încercarea STFI pe îmbrăcăminte (transfer de sarcini STFI ) este o nouă metodă de
încercare și a fost dezvoltată inițial pentru a caracteriza îmbrăcămintea de protecție folosită în
atmosfere inflamabil e.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

73

Fig. 2.10A – Procedurile metodei STFI nr.PS07 – Încărcarea îmbrăcămintei.

Fig. 2.10 B – Procedurile metodei STFI nr.PS07 – Măsurarea potențialului .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

74

Fig. 2.10 C – Procedurile metodei STFI nr.PS07 – Inițierea și măsurarea descărcării .

Pentru astfe l de scopuri pare a fi foarte adecvată. Se focalizează pe parametrii cheie corecți
ce trebuie controlați : transferul de sarcină dintr -o descărcare, potențialul de suprafață al
îmbrăcămintei și potențialul corpului.
Metoda are și un mare potențial la evalua rea îmbrăcămintei ESD folosite în industria
producătoare de electronice , unde parametrii cheie ce trebuie controlați sunt curentul ESD de vârf,
transferul de sarcini dintr -o descărcare și încărcarea dispozitivului din cauza câmpului electric
exterior îmbră cămintei.
Metoda nu este totuși definitivată și va necesita specificații mai precise pentru a se obține
o mai mare reproductibilitate . Diferența dintre rezultatele încercări lor obținute de două organisme
diferite de încercare implicate în evaluarea metodei a fost prea mare. Acest lucru indică clar că nu
sunt controlați într-o manieră satisfăcătoare toți parametrii importanți care influențează
rezultatele. Cauza majoră a slabei reproductibilități este perechea de frecare ( materialul textil) ,
aceasta fiind ne cesar să fie de același tip de material pentru a obține rezultate reproductibile în
laboratoare diferite de încercare. S -a constatat că diferențe mici la materialul textil utilizat pentru
frecare au condus la diferențe mari în rezultatele încercării (în va lori absolute).
Metoda are un mare potențial la caracterizarea performanțelor de protecție a îmbrăcămin tei
care nu poate fi legată eficient la pământ. Este metoda cu cel mai mare potențial pentru evaluarea
performanțelor de protecție ESD la îmbrăcămintea cu miez conductiv. Metoda ia în considerare
toți factorii critici și poate deveni (dacă problemele curente cu reproductibilitatea vor fi rezolvate)
singura metodă la nivel de îmbrăcăminte care să fie necesară pentru îmbrăcămintea conductivă în
miez. În fig ura 2.11 se oferă o sugestie de protocol de încercare, simplu, pentru toată
îmbrăcămintea de protecție ESD. Încercările necesare vor depinde de nivelul de protecție ESD

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

75

cerut (nivele înalte de protecție necesită întotdeauna legarea la pământ eficientă a tu turor
panourilor îmbrăcămintei) și dacă îmbrăcămintea este destinată să fie legată sau nu la pământ în
timpul folosirii.
Prin m etoda SP 2175 se verific ă dacă fiecare panou al îmbrăcămintei are suficient contact
electric cu pământul ( și în plus aceasta va da informații folositoare asupra factorilor cheie care
influențează performanțele de protecție ESD ale îmbrăcămintei).
Prin m etoda STFI PS 07 se evalu ează riscurile de descărcări electrostatice directe și cele
induse de câmp ul produs de îmbrăcăminte a încărcat ă.
Notă: A cest protocol poate să nu fie propunere a finală a proiectului. Este doar o
propunere de studiu și evaluare viitoare în proiect.
Rezumând, metoda STFI nr. PS 07 are potențial de metodă de încercare care se poate folosi
și la evaluarea perfor manțelor de protecție ESD a îmbrăcămintei folosite în industria producătoare
de componente electronice. Sunt necesare totuși anumite îmbunătățiri ale metodei, pentru a crește
fiabilitatea rezultatelor . Metoda este adecvată tuturor tipurilor de îmbrăcăminte , inclusiv celei cu
fibre conductive în miez.

Fig.2.11.– Propunere de protocol simplu de încercare pe baza metodelor SP2175 și STFI PS07

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

76

2.4.2.3.5. Metoda Shirley 202 [59], [63], [65]

Metoda Shirley 202 "Metodă de încercare pentru măsurare a electricității statice generate
la dezbrăcarea îmbrăcămintei de pe corpul uman" este o metodă de laborator a BTTG (British
Textile Technology Group) – Shirley Method 202, Test method for measuring static electricity
generated when removing garments from the human body, Brit ish Textile Technology Group
(BTTG), 2002. În conformitate cu titlul său , „Metod ă de testare pentru măsurarea electricității
statice generate la scoaterea hainelor de pe corpul uman ”, metoda specifică procedurile de
măsurare a electricității statice genera te atunci când îmbrăcămintea este dezbrăcată de pe corpul
uman. Metoda este aplicabilă tuturor tipurilor de îmbrăcăminte.
În procedura de încercare, subiectul de încercat (persoana) stă cu picioarele goale pe o
placă metalică și este legat la pământ pentru a elimina sarcinile reziduale, figura 2.12. Cușca
Faraday va fi și ea legată la pământ. Apoi subiectul supus încercării dezbracă îmbrăcămintea de
încercare și o lasă să cadă cu grijă în cușca Faraday astfel încât îmbrăcămint ea să nu atingă
exteriorul cuștii.

Fig.2.12 – Metoda Shirley 202.

Sunt înregistrate rezultatele măsurătorilor tensiunii de pe corp și sarcina de pe
îmbrăcămintea dezbrăcată. Procedurile de încercare sunt repetate de zece ori în total. Procedura
se repetă pentru fiecare combinație de îmbrăcăminte și îmbrăcăminte de referință . În încercările

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

77

pentru prezentul proiect s -au folosit două tipuri de îmbrăcăminte de referință diferite,
confecționate din poliester și din bumbac.
Metoda Shirley 202 se concentrează pe un parametru major ce trebu ie controlat la
îmbrăcămintea de protecție ESD: capacitatea de încărcare a îmbrăcămintei încercate prin
încărcare triboelectrică. Metoda este simplă și nu necesită , în afara cuștii Faraday , decât aparatură
de măsură elementară. Reproductibilitatea rezultat elor a fost și ea satisfăcător de bună, ținând
seama că este o metodă de triboîncărcare. Comparabilitatea dintre rezultatele diferitelor tipuri de
îmbrăcăminte încercate (halat, salopetă, tricou) nu este totuși clară întrucât calea de triboîncărcare
(proce sul de dezbrăcare a îmbrăcămintei) nu este exact același. De asemenea, suprafețele
diferitelor tipuri de îmbrăcăminte nu sunt identice.
Punctul cel mai slab al metodei, dacă privim din punct de vedere al evaluării ESD , este că
simulează situația strict int erzisă într -o arie protejată ESD sau arie cu pericol de explozie . Datorită
acestui argument , pur și simplu, metoda nu are potențial de standard internațional care să
caracterizeze îmbrăcămintea ESD folosită. Pe de altă parte, este o metodă potențială de
caracterizare a proprietăților electrostatice ale îmbrăcămintei comune (nu cea de protec ție) folosite
în medii normale , medii fără pericol de explozie .

2.4.2.3.6. Metoda JIS L 1094:1997 – "Metodă de măsurare a cantității de
electricitate generate prin fricțiune "[53], [59], [63]

Metoda JIS L 1094:1997 – "Metodă de măsurare a cantității de electricitate generate prin
fricțiune " (Japanese Industrial Standard JIS L 1094:1997 Testing methods for electrostatic
propensity of woven and knitted fabrics, 1997 ) este destinată , la origine , numai părților de
îmbrăcăminte dar se poate aplic a și îmbrăcămintei complete. Dacă este aplicată îmbrăcămintei
complete, atunci pe standul de frecare se încarcă un exemplar de îmbrăcăminte întreagă (în loc de
o singură parte componentă).
Meto da din Standardul Industrial Japonez intenționează să evalueze capacitatea de
încărcare a îmbrăcămintei sau, de fapt, a materialului îmbrăcămintei. Alți factori legați de
performanțele de protecție nu sunt luați în considerare în metodă. Reproductibilitate a rezultatelor
a fost satisfăcătoare ( ținând seama că este o metodă triboelectrică). Pentru cerințele industriei
producătoare de electronice ar putea fi alese materiale de frecare diferite. O critică majoră a
metodei este că încărcarea îmbrăcămintei este m ăsurată numai după o întârziere de câteva
secunde. Mai mult, metoda caracterizează proprietatea un ui material textil și nu a îmbrăcămintei.
Ar fi avut o valoare ca metodă de încercare curentă la nivel de îmbrăcăminte, dar este foarte
specifică și complexă pentru majoritatea celor care efectuează încercări curente pe îmbrăcăminte.

Analiza aplicabilității metodelor de încercare pentru evaluarea performanțelor de
protecție la descărcări electrostatice ale îmbrăcămintei de protecție utilizată în
atmosfere p otențial explozive

Cerințele pentru prevenirea descărcărilor care pot aprinde amestecurile explozive , se
refer ă la utilizarea materialelor disipative electrostatic pentru straturile exterioare ale

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

78

îmbrăcămintei de protecție . Aceste cerințe pot să nu fie suficiente în cazul atmosferelor îmbogățite
cu oxigen.
Deoarece cerințele sunt pentru materiale , metodele de încercare aplicabile, conform
standardelor în vigoare, se referă la testarea materialelor pentru caracterizarea lor din punct de
vedere electrosta tic. Încercările pe îmbrăcămintea completă sunt încă în studiu. Atâta timp c ât
astfel de teste nu sunt disponibile , nu poate fi posibilă efectuarea unei evaluări complete a
proprietăților electrostatice ale îmbrăcămintei de protecție .
Stadiul actual al cunoștințelor în acest domeniu este reflectat în seria de standarde EN
1149 „Îmbrăcăminte de protecție . Proprietăți electrostatice ”, standard care cuprinde cinci părți, și
anume:
• Partea 1: Metodă de încercare pentru măsurarea rezistivității de suprafață ;
• Partea 2: Metodă de încercare pentru măsurarea rezistenței electrice la traversarea
materialelor ( rezistență verticală);
• Partea 3: Metodă de încercare pentru măsurarea capacității de disipare a sarcinii;
• Partea 4: Încercarea îmbrăcămintei ( în dezvoltare);
• Partea 5: Cerințe de performanță pentru materiale și cerințe de proiectare.
Aceste standarde au fost elaborate în urma cercetărilor efectuate în cadrul unui proiect
European care au avut la baz ă încercări de inițiere a atmosferei de hidrogen. În consecință , limitele
de acceptare recomandate sunt corelate cu energia sau sarcina minim ă de aprindere a materialelor
inflamabile, gazelor sau prafului, cu un coeficient de siguranță acoperitor datorit ă sensibilității
mari a amestecului de hidrogen , comparativ cu alte substanțe inflamabile.
Cerințele de performanță pentru materiale din standardul SR EN 1149 -5 sunt ca
materialele disipative din punct de vedere electrostatic să răspundă la cel puțin una din
următoarele cerințe :
• t50% < 4s sau S > 0,2 atunci când materialul este încercat cu cea de a doua metodă (încărcare
prin inducție ) precizată în SR EN 1149 -3, unde t 50% reprezintă timpul de înjumătățire a
sarcinii iar S coeficient de protecție ;
• rezistența de suprafață să fie ≤ 2,5 x 109 Ω pe cel puțin una dintre suprafețe , atunci când
materialul este încercat în conformitate cu standardul SR EN 11491 -1;
• pentru materiale care conțin fire conductoare în formă de grilă , distanța dintre acestea
trebuie să nu fie mai mare de 10 mm în orice direcție .

Cerințele de material trebui e completate cu cerințe de concepție conform standardului SR EN
1149 -5, și anume :
• O îmbrăcăminte de protecție disipatoare de electricitate statică, trebuie să permită
acoperirea în permanență a tuturor materialelor necorespunzătoare în timpul utilizării
normale (inclusiv în timpul aplecării și mișcării corpului) ;
• Dacă îmbrăcăminte a este realizată din straturi multiple, unul dintre acestea fiind de
exemplu dintr -un material izolant, atunci materialul cel mai din afară trebuie să satisfacă
cerințele pentru m aterial amintite anterior ;
• De asemenea , o îmbrăcăminte de protecție disipatoare de electricitate statică care urmează
să fie folosită , trebuie să corespundă conformației corpului utilizatorului în conformitate
cu standardul SR EN 340 , astfel încât să permi tă mișcarea corpului cu toate închiderile
prevăzute , conform instrucțiunilor producătorului.
• Atașamentele din materiale neconductive cum ar fi etichete, benzi reflectorizante, etc. ,
esențiale din punct de vedere al securității , sunt permise cu condiția ca acestea să rămână

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

79

în permanență fixate ( atașate ) astfel încât să se evite separările importante dintre
atașamente și echipamentul individual de protecție .
• Părțile conductive (fermoare, butoni de fixare, nasturi) sunt permise , cu condiția ca acestea
să fi e acoperite în mod corespunzător de către materialul exterior atunci când
îmbrăcămintea este purtată în atmosfere inflamabile sau explozive.

În esență , comportamentul electrostatic al materialelor este descris de dou ă proprietăți :
rezistivitate / rezisten ța de suprafață sau de volum și de descărcarea sarcinii (charge decay).
În consecință , metodele de caracterizare a materialelor ca disipative electrostatic sunt cele
descrise în cele trei părți ale standardului SR EN 1149 , și anume:
• Partea 1: Metodă de în cercare pentru măsurarea rezistivității de suprafață ;
• Partea 2: Metodă de încercare pentru măsurarea rezistenței electrice la traversarea
materialelor ( rezistență verticală);
• Partea 3: Metodă de încercare pentru măsurarea capacității de disipare a sarcinii ;

Cu toate ca în partea a 3 -a a standardului EN 1149 sunt descrise două metode pentru
măsurarea capacității de disipare a sarcinii, cercetările efectuate au evidențiat faptul ca metoda 1
din SR EN 1149 -3 nu este adecvat ă pentru a face diferența între țesăturile sigure și nesigure ( safe
and unsafe fabrics).
Atunci când se ia în considerare capacitatea de încărcare a materialului , se focalizează pe
rezistența electrică maximă a câmpului după încărcarea triboelectrică, E0. Metoda nu dă încărcarea
triboelectr ică maximă absolută a materialului textil, dar este o unealtă utilă pentru compararea
capacității de încărcare a diverse materiale textile , într -un mod repetabil. Uneori, de exemplu, la
aplicarea unei forțe de frecare mai mar i sau atunci când se folosesc d iferite materiale de frecare,
eșantionul de încercare se poate încărca mult mai mult decât în cazul încercărilor care urmează
procedura din EN 1149 -3.
Defectul major al metodei se referă la perechile de frecare. În prezent sunt două materiale
de frecare s pecificate în proiectul de standard: aluminiul (Al) și polietilena disipativă de înaltă
densitate (HDPE). În seriile triboelectrice aluminiul este aproximativ în poziția de mijloc , iar
polietilena aproape de capătul inferior (negativ) al seriei. Nu există nicio pereche de frecare la
capătul superior (pozitiv) al seriei. În studii s -au inclus, în plus față de tijele de încărcare din
aluminiu și HDPE, și tije de încărcare făcute din poliamidă disipativă electrostatic (PA). Toate
materialele textile de încerca re au fost încărcate la nivelul esențial superior ( E0) cu tijele de
poliamidă apoi cu tijele de aluminiu sau HDPE. În general tijele de aluminiu au indus cele mai
mici valori ale E0.
Defecte minore ale metodei există și cu referire la măsurarea câmpului el ectrostatic , erori
apar din cauza suprafeței încărcate a eșantionului .
La început există o întârziere de 0,1 secunde după încărcare , înainte ca instrumentul de
măsurare a câmpului să poată măsura locația încărcată. Din cauza întârzierii , nu este măsurată
valoarea reală de maxim. Acest lucru nu reprezintă o problemă atunci când se caracterizează
materialele textile ale îmbrăcămintei pentru industria electronică. În cadrul a 0,1s nu se poate ca
un element de îmbrăcăminte triboîncărcată să fie adusă suficient de aproape de dispozitivele
sensibile ESD pentru a crea un risc. În atmosferele inflamabile situația este diferită. În acest caz,
persoana încărcată care poartă îmbrăcămintea poate fi deja în domeniul de risc în momentul
triboîncărcării.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

80

În al doilea rân d, fereastra de măsurare (conul) este prea mare în raport cu mărimea
eșantionului , acoperind nu numai eșantionul , dar și mediul din jurul eșantionului . De aceea , cei
de la VTT a u adoptat o modificare a metodei, în care măsurarea este efectuată printr -un vo ltmetru
electrostatic fără contact la distanța de 25 mm de la suprafața eșantionului , iar pentru corectarea
erorii datorate modificării distanței se folosește un factor de corecție (calibrare).
Repetabilitatea și reproductibilitatea încercărilor de tribo încărcare nu sunt niciodată la
același nivel cu acelea ale măsurării rezistenței , dar în metoda din standardul EN 1149 -3 ele sunt
la un nivel satisfăcător, capacitatea de încărcare a diverselor materiale putând fi bine comparată
prin aceste încercări.
Com parare a rezultatelor între dou ă laboratoare de încercare arată diferențe de cel puțin un
factor până la 8, pentru metoda 1 din SR EN 1149 -3.
O rund ă de încercări inter -laboratoare pentru metoda 2 din SR EN 1149 -3, utilizând 5
materiale diferite și 5 labora toare participante , în 3 locații diferite , arată o deviație standard a
repetabilității și reproductibilității după cum este prezentat în tabelul 2.5.

Parametrul S
t50
Deviația standard a repetabilității 0,004
Deviația standard a reproducti bilității 0,009
Variația repetabilității 30 %
Variația reproductibilității 40 %
Tab. 2.5 – Deviații standard ale repetabilității și reproductibilității .

Pentru încercarea privind performantele de protecție împotriva descărcărilor electrostatice
periculoase a îmbrăc ămintei de protecție , din punct ul de vedere al pericolului de aprinder e a
atmosferelor inflamabile nu exist ă o metod ă standardizată recunoscută . Partea 4 a standardului
SR EN 1149 este încă în lucru.
STFI (Saxon Textile Research Institute e.V.) a dezvolta t o metod ă proprie , o metodă de
laborator nouă numită – "Metodă de încercare pentru determinarea potențialului corpului și
transferului de sarcină prin purtarea de îmbrăcăminte de protecție disipativă electrostatic" [89].
Este o metodă pentru caracterizarea îmbrăcămintei de protecție ESD folosită în arii cu pericol de
explozie. Metoda se focalizează pe parametrii cheie corecți ce trebuie controlați : transferul de
sarcină dintr -o descărcare, potențialul de suprafață al îmbrăcămintei și potențialul corpului.
Metoda este adecvată pentru toate tipurile de îmbrăcăminte . Metoda mai trebui e să fie
dezvoltată pentru a obține rezultate mai bune în ceea ce privește reproductibilitatea.

Probleme privind evaluarea conformității îmbrăcămintei de protecție pentru
medii Ex cu cerințele regulamentului Uniunii Europene privind EIP

Reglementările în domeniul evaluării conformității echipamentelor cu cerințele de
securitate, respectiv Directivele / Regulamentele UE și standardele armonizate din domeniul
directivelor sunt în continu ă revizuire / perfecționare . Pe parcursul aplicării acestor reglement ări
apar tot felul de probleme, fie datorit ă omisiunilor din ele , fie datorit ă noutăților generate de
progresul tehnic continuu.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

81

Aceste probleme sunt sesizate de O rganismul Notificat (ON) pentru evaluarea
conformității cu cerințele directivei sau de al ți actori implica ți în aceast ă activitate, incluzând
producătorii de echipamente sau utilizatorii lor . Aceste probleme constatate sunt discutate în
cadrul grupurilor de lucru pe dome nii specifice. Conform recomandărilor Comisiei Europene,
soluțiile propuse în cadrul acestor grupuri se difuzează sub form ă de RECOMMENDATION FOR
USE (recomandări pentru utilizare) și acestea trebuie aplicate de către ON în cadrul procedurilor
de certifica re a echipamentelor.
Problemele legate de seria EN 1149 -Încărcări electrostatice (Electrostatic charges EN
1149 series ) sunt discutate în cadrul : Coordonarea organismelor notificate PPE – Grupul vertical
5: Îmbrăcăminte de protecție și mănuși. (Co-ordination of notified bodies PPE – Vertical Group
5: Protective clothing and gloves ).
În tabelul de mai jos sunt prezentate ultimele recomandări prim ite de la grupul de lucru
nr. 5 – Îmbrăcăminte de protecție si mănuși .

Cuvinte cheie Întrebarea Soluția prop usă Comentariu
Clasificarea Îmbrăcămintea care are
numai proprietăți antistatice
ar trebui sau nu clasificată ca
EIP de categoria II? Dacă îmbrăcămintea este
destinată protejării
purtătorului ( și nu protejării
produselor) aceasta este
EIP de categoria II.
Proprietățile antistatice
sunt de obicei combinate
cu alte proprietăți de
protecție , de exemplu
întârzierea la flacără și alte
tipuri de măsuri de
protecție și de EIP -uri (de
exemplu încălțăminte )
care pot conduce la
clasificarea într -o altă
categorie
Condiții ATEX,
comportamentul
la foc Îmbrăcămintea care
îndeplinește cerințele prEN
1149 -5 cu privire la
concepția sa și la
proprietățile sale disipative
electrostatic și care va fi
folosită în condiții ATEX
(risc posibil de explozii și
incendii). Poate ace astă
îmbrăcăminte să fie
certificată chiar atunci când
nu ea nu asigură protecție
împotriva flăcărilor, adică
poate prEN1149 -5 singur să
fie folosit pentru certificare
în acest caz? prEN 1149 -5 tratează
numai chestiunea disipării
electrostatice. Atunci cân d
sunt alte riscuri probabile să
apară împreună cu
acumulările de sarcini
electrostatice (ceea ce este
aproape întotdeauna cazul)
cerințele prEN 1149 -5
trebuie completate cu
cerințele altor standarde de
produse.
În acest caz specific, din
cauza utilizării destinate se
include un risc de incendiu
clar. În astfel de cazuri
îmbrăcămintea trebuie să
asigure protecția împotriva Rămâne valabil
după publicarea
EN 149-5:2008.
Anexa A
(informativă)
explică acest
lucru.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

82

Cuvinte cheie Întrebarea Soluția prop usă Comentariu
acestui risc (conform art.
10.4.b al directivei). În plus
față de domeniul prEN
1149 -5, acesta se referă la
riscul de "descărcări
incend iare".
Încercarea
îmbrăcămintei Punctul 4.2 cere ca
îmbrăcămintea să permită
disiparea sarcinii prin
îmbrăcăminte, în timp ce în
timpul încercării pe
materialul texti l, electrodul
măsoară transversal un
interstițiu de doar 20 mm.
Cum ar trebui evaluată
îmbrăcămintea ?. La evaluarea îmbrăcămintei
se măsoară „Rezistența de
Suprafață ” dintre punctul
destinat legării la pământ
(de exemplu încheietoarea
de la manșetă ) și diverse
puncte mai îndepărtate de
pe îmbrăcăminte, inclusiv
elementele adiționale
(fermoare, insigne etc)
pentru a asigura
continuitatea electrică.
Se respinge îmbrăcămintea
dacă „Rezistența de
Suprafață ” dintre punctul
destinat legării la pământ și
orice alt punct este mai
mare de 109 ohm. Nu a fost adoptat
ca „Recomandare
pentru utilizare” ,
dar a fost inclus
pentru informare.
EN 1149 -4 este
încă în curs de
dezvoltare. EN 1149 -1:1995 § 4.2:
"Îmbrăcămintea trebuie
concepută astfel încât să
permită disiparea sarcinii
prin îmbrăcăminte și să
permită direct…"
Care anume încercare "este
prevăzută" de a se efectua de
către organismele notificate
pentru a verifica acest
parametru și care trebuie să
fie criteriile de trecere cu
succes /respingere a
încercării?
Pentr u evaluarea cusăturilor
ar putea fi efectuată o
încercare de rezistență
electrică folosind 2 electrozi
paraleli dreptunghiulari în
loc de cei circulari descriși
în EN1149 -1? În 05.02.2004 CEN/TC 162
WG 1 PG 2 a vea în proiect
o metodă de încercare pe
întrea ga îmbrăcăminte. Ca
prevederi alternative poate
fi folosit standardul pentru
îmbrăcămintea EST 61340 –
5-1, dar folosirea sa este
limitată la conductorii de
suprafață . Doi electrozi
cilindrici sunt puși pe cele
două părți ale
îmbrăcămintei, având o
cusătură între ei.
Rezistivitatea de suprafață
ar trebui să fie < 5×1010.
Durabilitate,
spălare Dacă producătorul declară în
fișa de informații de la
producător că proprietățile
electrostatice ale
îmbrăcămintei confecționate Da, conform instrucțiunilor
de etichetare din EN 340.
Este sarcina organismului
notificat de a veri fica acest

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

83

Cuvinte cheie Întrebarea Soluția prop usă Comentariu
cu fir metalic în miez se
mențin după 50 de cicluri de
tratament (spălare), atunci ar
trebui ca organismul
notificat să verifice dacă
materialul a fost încercat
după numărul declarat de
cicluri? lucru, fie prin solicitarea de
dovezi de la producător fie
prin încercarea în propriul
său laborator
Contactul cu
pielea,
proprietăți
incompatibile EN 1149 -1 cere să existe
suficient contact între partea
antistatică a materialului
textil și piele.
EN 533 pe de altă parte
interzice contactul între
piele și un material de index
1.
Aceasta înseamnă că un
material tipic PU cu
acoperire antistatică nu
poate fi folosit pentru
protecția combinată
împotriva ambelor riscuri. Pentru asigurarea
continuită ții trebuie folosit
un alt material care
îndeplinește cerința de
index 2 din EN 533 și
cerințele dielectrice din EN
1149 -1 (de exemplu la
încheieturile mâinii, glezne
și gât). Această cerință de
concepție a fost
scoasă din EN
1149 -1:2006 și
lipsește din EN
1149 -5:2008, dar
este încă valabilă.
EN ISO
14116:2008
înlocuiește EN 533
și are aceeași
cerință .
Cerințe ,
concepție Conform prEN 1149 -5,
punctul 4.2.1 ( cerințe pentru
material) un material
disipativ electrostatic
trebuie să aibă o rezistență
de suprafaț ă mai mică sau
egală cu 2,5×109 ,
pe cel puțin una din
suprafețe , încercată conform
EN 1149 -1.
Conform prEN 1149 -5,
punctul 4.2.2 ( cerințe de
concepție ), stratul exterior al
îmbrăcămintei de protecție
disipativă electrostatic care
constă din mai multe st raturi
trebuie să îndeplinească
cerințele de material.
Totuși , nu se specifică
amplasarea suprafeței
disipative electrostatic. Ar
trebui ca suprafața disipativă
a materialului să fie
orientată spre exterior, adică
pe partea expusă riscului? Stratul disipa tiv
electrostatic trebuie să
îndeplinească cerințele de
material și poate fi folosit
ca față exterioară sau
interioară a stratului
exterior al ansamblului de
material. Rămâne valabil
după publicarea
EN 1149 -5:2008.
EN 1149 -1:1996 a
cerut ca partea
conduct ivă
electrostatic să fie
stipulată în Fișa
de Informații de
la Producător.
EN 1149 -1:2006 și
EN 1149 -5:2008
nu cer acest lucru,
dar poate oferi
purtătorului
informații utile.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

84

Cuvinte cheie Întrebarea Soluția prop usă Comentariu
Concepție , șepci Este permisă utilizarea
șepcilor și glugilor (inclusiv
a șepcil or de baseball), ca
parte a îmbrăcămintei
disipative electrostatic, în
atmosfere explozive? Glugile și șepcile pot fi
certificate conform EN
1149 -5.
Concepție , veste Șorțurile și vestele pot fi
certificate ca îmbrăcăminte
de protecție disipativă
electros tatic conform EN
1149 -5 inclusiv pentru
folosire în atmosfere
explozive? Șorțurile sau vestele pot fi
certificate ca îmbrăcăminte
electrostatic disipativă
conform Directive i numai
împreună cu îmbrăcămintea
purtată pe sub acestea. Ele
trebuie supuse încercă rii pe
îmbrăcăminte ca un
ansamblu. Certificatul
trebuie limitat la elementul
sau elementele cu care a
fost încercată
îmbrăcămintea.
Benzile
reflectorizante Standardul EN 1149 -5
propune în articolul 4.2.2
anumite cerințe de concepție
dar aceste cerințe nu sunt
detaliate suficient.
Se stipulează “ accesoriile
non-disipative, cum sunt
etichetele, benzile
reflectorizante, trebuie
atașate în mod permanent.
Acest lucru se face astfel
încât separarea dintre
elemente și materialul
îmbrăcămintei să fie
evitată ”.
Nu se dau informații despre
mărimea acestor elemente,
în special în cazurile
îmbrăcămintei destinate
folosirii în atmosfere
explozive.
Trebuie să certificăm
îmbrăcămintea destinată
folosirii în atmosfere
explozive cu elemente
dielectrice atașate pe
suprafaț ă care au suprafața
mai mare decât cea
menționată în tabelul din
documentul CLC/TR
50404? Propunerea nu este
acceptată. Recomandările
CLC/TR 50404 nu sunt
adecvate pentru
îmbrăcăminte. Participanții
la grupul de lucru WG1
pentru EN 1149 nu
consideră de interes
materialele benzilor
reflectorizante. Materialele
cu o lățime mai mică sau
egală cu 50 mm și o
grosime mai mică sau egală
cu 2 mm nu prezintă
riscuri.

Grupul vertical VG5 cere
grupului de lucru WG1 să
clarifice cerințele de
concepție din EN 1149 -5
pentru a oferi mai multe
îndrumări pentru
Producători și pentru
Organismele notificate.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

85

Cuvinte cheie Întrebarea Soluția prop usă Comentariu
Astfel, este posibil să
certificăm îmbrăcămintea
pentru pompieri ca fiind
îmbrăcăminte disipativă
electrostatic?
(Aceasta include benzi
reflectorizante cu suprafața
mai mare de 50 cm2 și poate
fi folosită în atmosfere
explozive).
Tab. 2.6 – Recomandări primate de la grupul de lucru 5 – Îmbrăcăminte de protecție și mănuși .

CONTRIBU ȚII PERSONALE LA DEZVOLTAREA ÎNCERC ĂRILOR DE
LAB ORATOR PENTRU VERIF ICAREA PROPR IETĂȚIL OR
ANTIS TATICE ALE MAT ERIALELOR TEXTILE .

Stabilirea încercărilor necesare pentru evaluarea conformității îmbrăcămintei cu
cerințele aplicabile de securitate , potrivit noilor standarde europene

Din “analiza aplicabilității metodelor de încercare pentru evaluarea performan țelor de
protecție la descărcări electrostatice ale îmbrăcămintei de protecție utilizat ă în atmosfere potențial
explozive“, rezultă c ă metodele de încercare care trebuie efectuate în laboratoarele INCD
INSEMEX pentru verificarea caracter isticilor de disipare a sarcinilor electrostatice se refer ă la
încercarea materialelor textile pentru determinarea caracteristicilor de disipare a sarcinilor.
În consecință, m etodele de caracterizare a materialelor ca disipative electrostatic sunt cele
descrise în SR EN 1149 , și anume:
• Partea 1: Metodă de încercare pentru măsurarea rezistivității de suprafață ;
• Partea 2: Metodă de încercare pentru măsurarea rezistenței electrice la traversarea
materialelor ( rezistenț a verticală);
• Partea 3: Metodă de încerc are pentru măsurarea capacității de disipare a sarcinii – Metoda
2 cu încărcarea materialului prin inducție .
Întrucât metodele rezistive erau deja implementate în laboratoarele INCD INSEMEX , a
fost necesar s ă dezvolt încercările pentru măsurarea capacități i de disipare a sarcinii, respectiv
pentru determinarea timpului de înjumătățire a sarcinii și a factorului de ecranare , conform
metodei 2 din SR EN 1149 -3.
În plus , pentru încercarea îmbrăcămintei de protecție privind performan țele de protecție
împotriva descărcărilor electrostatice periculoase din punct de vedere al aprinderii atmosferelor
inflamabile, întrucât nu există o metodă standardizată recunoscută, se impun cercetări în
colaborare cu alte organisme și laboratoare europene.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

86

Elaborarea documentaț iei de realizare a standului pentru măsurarea capacității
de disipare a sarcinii prin metoda de încercare folosind încărcarea prin inducție,
stand pentru determinarea caracteristicilor antistatice a EIP

Schema de principiu a s tandului pentru măsurarea capacității de disipare a sarcinii prin
metoda de încercare folosind încărcarea prin inducție este prezentată în figura 2.13. Standul l -am
conceput cu scopul realizării încercări lor de laborator pe materialel e textile folosite la
confecționarea îmbrăcămintei de protecție , utilizat ă în medii cu atmosfer ă explozivă , rezultatele
încercărilor fiind folosite pentru evalu area conformității cu cerințele esențiale de securitate ale
Directivei EIP (EPP Directive).

Fig. 2.13 – Schema de principiu a standului de înce rcare a materialelor textile
cu metoda de încărcare prin inducție .

Standul de încercare (fig. 2.13) este compus din :
• 1- Un electrod de generare a câmp ului sub formă de disc, din oțel inoxidabil , cu un
diametru de 70 ± 1 mm, fixat pe un suport izolant ;
• 2 – Un inel de susținere (inel metalic cu diametrul interior de 100 ± 1 mm, legat la pământ
și amplasat în jurul electrod ului de câmp) împreună cu un inel de strângere a eșantionului ;
• 3 – Un generator de tensiune înaltă capabil să furnizeze electrodului de câ mp o tensiune
continuă stabilă de 1200 ± 50 V . Tensiunea este aplicată electrodului cu ajutorul unui
comutator electronic de mare viteză, comutator care asigură un front al creșterii tensiunii
în intervalul de 30 μs (o sursă reglabilă de tensiune de c .c. de 5000V și un întrerupător
rapid HT) ;
• 4 – O sondă de măsurare a câmpului (un disc metalic cu diametru de (30,0 ± 1 ) mm;
• 5 – Inel de gardă legat la pământ care ecranează sonda de măsurare;
• 6 – Electrometru / coulombmetru electronic conectat la sonda de măsu rare a câmpului;
• 7- Osciloscop digital prevăzut cu funcți a de memorare care înregistr ează curba tensiunii
generate de coulombmetru . Valoarea intensității câmpului electrostatic înregistrat

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

87

provin e de la ieșirea sondei de măsurare a câmpului . Rezoluția pe axa timpului și timpul
de răspuns al dispozitivului de măsurare sunt mai mic i de 50 μs.
Desenele de execuție pentru componentele realizate, parte componentă a standului , sunt
prezentate în figura 2.14 și figura 2.15.

Fig. 2.14 – Dimensiunile electrodului de câmp, ale sondei de măsurare a câmpului și ale
inelului de fixare a eșantionului precum și distanțe le dintre componente.

Fig. 2.15 – Sonda de măsurare a câmpului.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

88

Descrierea părților componente ale standului

• Electrod de câmp
Este constituit dintr -un disc metalic (oțel inoxidabil) cu diametru de (70 ± 1) mm, fixat pe
un suport izolant ;
• Inel de susținere
Inel metalic cu diametrul interior de (100 ± 1) mm, legat la pământ și amplasat în jurul
unui electrod de câmp. Distanța dintre branșamentul superi or al electrodului de câmp și partea
superioară a inelului de susținere trebuie să fie de (4,0 ± 0,1) mm ;
• Inel de strângere a eșantionului
Eșantionul se strânge între inelul interior și inelul superior. Inelul exterior care are un
diametru exterior de (250 ± 1) mm și un diametru interior de (220 ± 1) mm se leagă la pământ și
se plasează în jurul electrodului de câmp și inelul de susținere . Inelul exterior este flexibil și
strânge eșantionul ;
• Generator de tensiune
Sursă de tensiune continuă reglabilă , capabi lă să furnizeze o tensiune de (1 200 ± 50) V
împreună cu un comutator electronic, de mare viteză. Ansamblul surs ă comutator îndeplinește
condiția de aplicare rapidă a tensiunii pe electrod. Creșterea tensiunii de la 0 la 1200 V se face în
mai puțin de 30 μs;
• Sondă de măsurare a câmpului (Figura 2.15 )
Disc metalic cu diametru de (30,0 ± 1 ) mm, din oțel inoxidabil lustruit, înconjurat de un
inel de gardă legat la pământ . Sonda este conectată la amplificator ul de sarcină , în cazul nostru la
electrometru / coulombmetru . Distanța dintre marginea sondei de măsurare și înălțimea inelului
suport trebuie să fie de (50 ± 1) mm ;
• Amplificator de sarcină (electrometru electronic / coulombmetru )
Amplificatorul de sarcină utilizat este un electrometru de ultimă generație având
următoarele specificații:
– domeniu l de măsură : 1 pC ÷ 2 nC;
– impedanța de intrare: > 5 x 108 Ω;
– rezoluție : 0,05 pC;
– timp de urcare: 0,2 V/μs;
– tensiune de ieșire : +/- 20 V max.
• Dispozitiv de înregistrare
Dispozitiv ul de înregistrare a datelor t emporale care provin de la ieșirea sondei de
măsurare a câmpului , amplificate de electrometru, este un osciloscop digital cu funcția de
memorare . Timpii de răspuns însumați ai dispozitivului de măsurare și de înregistrare trebuie să
fie mai mici de 50 μs.
Dispozitivul de înregistrare, osciloscopul, este capabil să înregistreze domeniul complet
de ieșire al aparatului de măsurare a câmpului electric.
În plus , înainte de efectuarea încercărilor se folosește pentru neutralizarea sarcinilor
electrostatice de pe eșantioane o rolă metalică legată la pământ. Se mai folosește și o cameră
climatică pentru realizarea condițiilor climatice de condiționare și încercare a eșantioanelor
conform cerințelor standardizate , și anume : (23 ±1)0C temperatură și (25 ±5)% umidita te relativ ă.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

89

Montaj și punere în funcțiune

Pentru realizarea standului am utilizat echipamente de ultimă generație . Echipamentele
performante sunt cerute de noile standarde care solicită un înalt nivel tehnic al dotărilor de
laborator.
Pentru generarea tensiunii care trebuie aplicată electrodului de câmp nu este disponibilă
pe piață o sursă care să realizeze la pornire o creștere a tensiunii de la 0 la 1200 V în intervalul
de 30 μs, așa cum cere standardul. De aceea , am ales soluția utilizării unei surs e de tensiune
continuă reglabilă (figura 2.16), stabilă și a unui întrerupător electronic foarte rapid, capabil să
lucreze la înaltă tensiune (figura 2.17).

Fig. 2.16 – Sursa de înaltă tensiune.

Fig. 2.17 – Întrerupător ul rapid de înaltă tensiune cu semiconductori.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

90

De asemenea, a fost necesar ă utilizarea unui electrometru / coulombmetru digital (fig ura
2.18) cu următoarele caracteristici: domeniu: 1 pC ÷ 2 nC; impedanța de intrare: > 5×108 Ω;
rezoluție : 0,05 pC; timp de urcare: 0,2 V/μs; tensiun e de ieșire : +/- 20 V max.

Fig. 2.18 – Electrometru l.

În tabelul de mai jos (tabelul 2.7) prezint datele tehnice ale echipamentelor și accesoriilor
achiziționate și folosite la realizarea standului de încercări.

Denumirea
echipamentului Caracteristici / Date tehnice
Electrometru /
Coulombmetru Tip Keithley 6514 Programmable Electrometer, DC – Multimeter .
Acest electrometru programabil este capabil să măsoare tensiuni (V),
curenți (A), rezistențe (Ohm) și sarcina electrostatică (C). Standul s e
utilizea ză pentru măsurarea sarcinii electrice, exprimată în nC.
Pe domeniul de măsură al Coulombmetrului (10 fC la 20 μC) specificațiile
sunt următoarele:
Domeniu l Rezoluție
6½ digit Acuratețea (la 1an)
18 °C la 28 °C
±(% reading + offset) Coeficient de temperatu ră
ptr. 0 °C la 18 °C și 28 °C
la 50 °C
±(%citire + offset)/ °C
20 nC 10 fC 0.4 + 500 fC 0.04 + 100 fC
200 nC 100 fC 0.4 + 5 pC 0.04 + 1 pC
2 µC 1 pC 1 + 50 pC 0.05 + 10 pC
20 µC 10 pC 1 + 500 pC 0.05 + 100
Sursă de curent constant încorporată;
Până la 1200 citiri/secundă;
Ieșire analogică 0 – 2V, inversoare pentru modul Coulomb;
Interfață IEEE -488, RS -232C.
Sursă de înaltă
tensiune Model PS325 – 2,50 kV High Voltage Power Supply, 25 Watts ;
Tensiune de ieșire : 50VDC la ± 5000VDC
Curent maxim : 5mA

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

91

Denumirea
echipamentului Caracteristici / Date tehnice
Întrerupător
rapid de înaltă
tensiune cu
semiconductori Comutator static cu tranzistor MOSFET ;
Tensiune nominală : 6 kV ;
Curent nominal : 50 A ;
Timp de creștere la pornire (Turn -On Rise Time): maxim 22ns .
Accesorii Cablu cu zgomot redus, cod 237-ALG -2, 3-conductoare și la capete cu Crocodili
și mufă Triax, pentru conectarea sondei la electrometru;
Adaptor cod 7078 -TRX -BNC , adaptor de la Triax la BNC pentru conectare pa
osciloscop a electrometrului.
Tab. 2.7 – Datele tehnice ale echipamentelor.

Realizarea standului de încercare

Pentru realizarea standului de încercare, am asamblat electrodul de câmp prin poziționarea
lui concentrică în interiorul cilindrului de susținere . Fixarea lui am făcut -o cu masă electroizolantă
turnată astfel încât să se asigure o distanță de (4 ± 1)mm între electrodul de câmp și eșantionul de
încercare. Eșantionul se va sprijini pe cilindrul de susținere , deasupra electrodului de câmp.
Ansamblul astfel format, împreună cu inel ele de susținere și de strângere a eșantionului,
le-am montat pe o placă de susținere . Pe această placă am montat și brațul de fixare a sondei de
măsurare. Brațul de fixare a sondei de măsurare este prevăzut cu o balama de rabatare pentru a
putea ridica sonda în momentul schimbării eșantionului de încerca t (figu ra 2.19).
Eșantionul se strânge între inelul interior , de susținere, și inelul exterior , de fixare . Inelul
exterior care are un diametru exterior de (250 ± 1) mm și un diametru interior de (220 ± 1) mm se
leagă la pământ și se plasează în jurul electrodulu i de câmp și inelului de susținere . Inelul exterior
este flexibil și fixează prin strângere eșantionul .
Sonda de măsurare a câmpului a m confecționat -o din oțel inoxidabil conform desenului
de execuție prezentat în figura 2.20.
Izolatorii i-am confecționat din polipropilenă de înaltă densitate pentru a se putea asigura
o impedanță foarte mare a sondei de măsurare a câmpului.
În fi gurile 2.21 și 2.22 prezint standul de măsurare finalizat, în prima figură fără
eșantionul de încercare și respectiv , cu eșantionu l de încercare fixat.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

92

Fig. 2.19 – Ansamblul de fixare a eșantionului, a electrodului de câmp, a inelelor de susținere și fixare
și a brațului de susținere a sondei de măsurare.

Fig. 2.20 – Desenul de execuție a s ondei de măsurare .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

93

Fig. 2.21 – Standul de măsurare fără eșantionul de încercare .

Fig. 2.22 – Standul de măsurare cu eșantionul de încercare fixat.

Pentru comanda releului de înaltă tensiune am conceput și realizat un dispozitiv de
alimentare și comandă.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

94

În fig ura 2.23 prezint schem a electric ă a dispozitivului de alimentare și comand ă a releului
de înaltă tensiune, iar în fig urile 2.24 și 2.25 prezint circuitul imprimat și circuitul asamblat al
dispozitivului de alimentare și comand ă a releu lui de înaltă tensiune .

Fig. 2.23 – Sche ma electronică .

Fig. 2 .24 – Circuitul imprimat . Fig. 2 .25 – Circuitul asamblat .

Pentru înregistrarea semnalului care provine de la ieșirea sondei de măsurare a câmpului
este necesar un dispozitiv de înregistrare cu timpul de răspun s mai mic de 50 μs. Am folosi t
aparatur ă existent ă în laborator, respectiv osciloscopul digital tip LeCroy WaveRunner 6000A,
seria DSO, cu o lățime de bandă de 500 MHz și cu o rată de citire de 5 Giga samples (GS)/s .
Echipamentele pentru realizarea condiț iilor climatice de condiționare și încercare a
eșantioanelor conform cerințelor standardizate, temperatură de (23 ±1)0C și (25 ±5)% umiditate
relativă, sunt disponibile în cadrul laboratorului, și anume :
• Cameră climatică tip Votsch VC 7060 care permite re glarea temperaturii în domeniul -70
 +180 șC pentru testele de temperatură și în domeniul +10  +95 șC și 10  98 umiditate
relativă pentru testele climatice ;
• Uscător de aer tip HBC ADSORPTION SENTFEUCHTER CR 750 cu care se poate
obține în laborator o umiditate relativă în domeniul 20%  85%, fără condiționare ;
• Instalație de aer condiționat cu capacitatea de încălzire/răcire de 20000BTU/h.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

95

În fig ura 2.26 prezint standul de încercare asamblat, echipat cu aparatura de încercare .
Ansamblul cuprinde generat orul de tensiune (sursa de curent continuu) , electrometrul de
măsurare și osciloscopul de înregistrare a rezultatelor.

Fig. 2.26 – Standul de încercare echipat cu aparatura de încercare.

Implementarea metodei de încercare în cadrul laboratorului de înc ercări

Experimentarea noii metode în laborator a avut în vedere identificarea factorilor de
influență pentru asigurarea repetabilității și reproductibilității încercărilor. Am a vut în vedere
conformarea cu cerințele standardului SR EN 17025 pentru încerca rea de determinare a timpului
de înjumătățire a sarcinii. De asemenea, acuratețea rezultatelor obținute a fost confirmată, ulterior,
prin încercări interlaboratoare.
S-au încercat două tipuri de materiale:
• EȘANTION 1 (figura 2.27)
9300/KA: VP Proban®Light Antistat Flame retarddant Proban®finishing
Caracteristici :
– Masa : 205g/m2, țesătură diagonală 2/1, compoziție 99% BBC / 1% fibră antistatic ă;
– Rezisten ța electric ă vertical ă după condiționare la 200C și 85% umiditate relativă , R=
1,7×106 Ω
– Timpul de înju mătățire t50 <0.01 s , factor de ecranare S = 0,47 .

Fig. 2.27 – Testare e șantion 1.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

96

• EȘANTION 2 (figura 2.28)
Doc echipament R color sanforizat, VASTEX Vaslui 273 g/m2, compoziție 100% BBC

Fig. 2.28 – Testare e șantion 2.

Înregistrările valorilor ob ținute, adică oscilogramele înregistrate sunt :
– în figura 2.29 pentru calibrare (semnal înregistrat fără eșantion) ;
– în figura 2.30 pentru eșantionul 1 ;
– în figur a 2.31 pentru eșantionul 2.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

97

Fig. 2.29 – Oscilogramă obținută la calibrare (amplitudine 980mV) .

Fig. 2. 30 – Oscilogramă obținută pentru eșantionul 1 (t50<10ms) .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

98

Fig. 2. 31 – Oscilogramă obținută pentru eșantionul 2 ( t50<70μs) .

Elaborarea procedurii de încercare pentru implementarea metodei de încercare
în sistemul de calitate al laboratorulu i în vederea extinderii domeniului de
competență al laboratorului

Grupul de laboratoare de încercări GLI din cadrul INCD INSEMEX este acreditat de către
RENAR privind conformitate cu standardul SR EN ISO/CEI 17025 Cerințe generale pentru
competența labora toarelor de încercări și etalonări.
Încercările acreditate sunt structurate în mai multe proceduri de încercare, între care și PI-
60 Încercări pentru caracterizarea electrostatică ( rezistență , conductibilitate, rezistivitate
electrică, capacitate electrică , sarcină electrică). Întrucât metoda de încercare pentru măsurarea
capacității de disipare a sarcinii, respectiv pentru determinarea timpului de înjumătățire a sarcinii
și a factorului de ecranare, este o metodă de caracterizare electrostatică a materiale lor textile, am
revizuit procedura existentă și am completat -o cu timpul de înjumătățire a sarcinii – PI-60
Încercări pentru caracterizarea electrostatică (rezistență, conductibilitate, rezistivitate electrică,
capacitate electrică, sarcină electrică, timp de injumătățire a sarcinii) . Completarea procedurii
o prezint în Anexa 2.

CAPITOLUL 3
PERICOLUL DE INI ȚIERE PRIN DESC ĂRCĂRI
ELECTROSTATICE A CAPSELOR DETONANTE
ELECTRICE, A ARTICOLELOR PIROTEHNICE, A
PROPULSANȚILOR ȘI A COMBUSTIBILILOR PENTRU
RACHE TE

Noțiuni introduc tive. Legislație națională și europeană .

Explozivii pentru uz civil , din categoria cărora fac parte și propulsanții , combustibili
pentru rachete și capsele detonante electrice, în anumite situații , pot fi iniția ți intempestiv datorit ă
descărcărilor electrostatice. Electricitatea statică, ca și sursă de apariție a descărcărilor
electrostatice, este un fenomen frecvent întâlnit în industria producătoare de explozivi.
Explozivii de uz civil sunt materii, materiale și accesorii cu un gra d ridicat de risc în ceea
ce privește producerea, ambalarea, depozitarea, transportul, utilizarea și distrugerea . Certificarea
acestor explozivi ca fiind siguri de la producere până la utilizare, reprezintă o problemă de primă
importanță pentru asigurarea securității muncii și sănătății , precum și a protecției mediului.
Determinarea performanțelor privind sensibilitatea acestor dispozitive la inițierea
intempestivă prin descărcări electrostatice este foarte importantă , întrucât de acest lucru depinde
sigura nța și gradul de securitate al persoanelor.
Pentru stabilirea unor cerințe esențiale de securitate ale explozivilor de uz civil, în vederea
manipulării cu risc minim pentru securitatea vieții și sănătății oamenilor, pentru prevenirea
avarierii bunurilor și a mediului, precum și pentru asigurarea securității și sănătății persoanelor,
atunci când acestea satisfac cerințele esențiale de securitate, la nivel european, au fost armonizate
legislațiile naționale .
Cu privire la acești explozivi, în țările Uniuni i Europene au fost armonizate reglementările
privind standardele de testare, procedurile de evaluare a conformității și transportul acestora în
cadrul următoarelor reglementări:
• Recomandarea Națiunilor Unite pentru transportul produselor periculoase, în fo rma
elaborată de Comitetul de Experți de pe lângă Consiliul Economic și Social la sesiunea din
20.04.1957 cu amendamentele ulterioare ;
• Directiva 2014/28/UE a Parlamentului European și a Consiliului din 26 februarie 2014
privind armonizarea legislației sta telor membre referitoare la punerea la dispoziție pe piață
și controlul explozivilor de uz civil ;
• DIRECTIVA 2013/29/UE a Parlamentului European și a Consiliului din 12 iunie 2013
privind armonizarea legislației statelor membre referitoare la punerea la dis poziție pe piață
a articolelor pirotehnice .

Principalele standarde armonizate care sus țin cerin țele Directivei 2014/28/UE privind
protec ția la electricitatea static ă sunt:
• SR EN 13938 -1:2004 Explozivi pentru uz civil . Propulsanți și combustibili pentru ra chete
Partea 1 : Cerințe ;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

100

• SR EN 13938 -2:2005 Explozivi pentru uz civil . Propulsanți și combustibili pentru rachete
Partea 2: Determinarea rezistenței la energie electrostatică ;
• SR EN 13763 -1 Explozivi pentru uz civil . Capse detonante și relee întârzietoar e. Partea 1:
Cerințe ;
• SR EN 13763 -13:2004 Explozivi pentru uz civil. Capse detonante și relee întârzietoare.
Partea 13: Determinarea rezistenței capselor detonante electrice la descărcare
electrostatică.

Standardul armonizat cu cerințele Directivei 2013/2 9/UE privind protecția la electricitatea
static ă este SR EN 16265:2016 Articole pirotehnice . Alte articole pirotehnice . Dispozitive cu
aprindere .
La nivel european , Recomandarea Națiunilor Unite pent ru transportul produselor
periculoase a fost transpusă în acordul european referitor la transportul rutier internațional al
mărfurilor periculoase – ADR și în Regulamentul privind transportul internațional feroviar al
mărfurilor periculoase – RID.
În acest context, aplicarea unor metode de încercare performante pentru determinarea
parametrilor de securitate este deosebit de importantă pentru evaluarea conformității explozivilor
de uz civil cu cerințele de securitate prevăzute în directivele specificate.
Dezvoltarea tehnico -științifică atât în domeniul producției de echipamente, capse
detonante electrice, propulsanți și combustibili pentru rachete , cât și al aparaturii de laborator ,
impune necesitatea elaborării unor noi metode de încercare / evaluare a conformității produselor
cu cerințele de securitate , metode în concordanță cu principiile și practicile internaționale .
La elaborarea noilor metode de încercare trebuie avute în vedere următoarele :
• diversitatea tipurilor de produse care trebuie încercate în ve derea evaluării și pentru care
trebuie realizate dispozitive de încercare specifice;
• diversitatea și complexitatea încercărilor la care trebuie supuse produsele conform
cerințelor din standardele europene;
• necesitatea folosirii unor aparate de precizie et alonate la parametrii prescriși ;
• necesitatea asigurării unor condiții de încercare speciale atât în ce ea privește mediul de
încercare / condiționare prealabilă , cât și la folosirea materialelor periculoase;
• asigurarea nivelului de încredere cerut și trasab ilitatea la etaloane.

Echipamentul și software -ul utilizate pentru încercare, etalonare și eșantionare trebuie să
fie capabile să atingă exactitatea cerută și trebuie să fie conforme cu specificațiile relevante pentru
încercările și / sau etalonările resp ective . În consecință , trebuie utilizate echipamente de cercetare
dezvoltare de ultimă generație pentru dezvoltarea încercărilor mai sus menționate .

3.2. Dezvoltarea încercărilor de laborator pentru determinarea sensibilității la
descărcări electrostatice a capselor detonante electrice [27]

3.2.1. Analiza metodelor de evaluare și încercare a performanțelor de protecție
(rezistența la descărcări electrostatice)

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

101

Pentru alegerea aparaturii de încercare s -au analizat parametrii de măsurare necesari în
funcție de pe rformanțele capselor detonante ce trebuie testate.
Primul parametru considerat este impulsul ESD ce trebuie aplicat capsei detonante. El
trebuie să fie în conformitate cu clasificarea capselor detonante electrice, clasificare făcută în
funcție de curentul de neaprindere. În tabelul următor, tabelul 3.1, prez int această clasificare.

Clasa capsei detonante Clasa 1 Clasa 2 Clasa 3 Clasa 4
Curent de neaprindere, Inf
(A) 0,18  Inf  0,45 0,45 ≤ Inf  1,20 1,20 ≤Inf  4,00 4,00 ≤ Inf
Impuls minim de
neaprin dere, Wnf (mJ/ ) 0,5 8 80 500
Impuls ESD (mJ/ ),
pentru configurația
„electrod la electrod” 0,3 6 60 300
Impuls ESD (mJ/ )
pentru configurația
„electrozi la carcasă” 0,6 12 120 600
Tab. 3.1 – Clasificarea capselor detonante electrice în funcție de cure ntul de neaprindere.

Din valorile date în tabel se observă că generatorul de descărcări electrostatice trebuie să
furnizeze un impuls în domeniul 0,3 – 600 mJ/.
Deoarece sistemele de inițiere a capselor detonante electrice sunt de tip capacitiv, iar
timpul de descărcare a impulsului de curent este în funcție de capacitatea electrică și de rezistența
de descărcare, rezultă că un alt parametru important pentru inițierea capsei este rezistența electrică
a filamentului și a reoforilor .
Tensiunea de conturna re a capsei este , de asemenea , un parametru de care trebuie ținut
cont la încercarea capselor. Astfel, se cere ca tensiunea aplicată pentru configurația ,,electrozi -la-
carcasă  să fie mai mare de 99 % din nivelul tensiunii de conturnare determinată în con formitate
cu standardul EN 13763 -21.
În standardul SR EN 13763 -1 – Explozivi pentru uz civil. Capse detonante și relee
întârzietoare. Partea 1: Cerințe , la punctul 4.18 – Tensiunea de conturnare pentru capsele detonante
electrice , se prevede că atunci când încercarea se efectuează conform standardului EN 13763 -21
trebuie ca :
• nici o capsă detonantă nu trebuie să se inițieze ; și
• valoarea inferioară a tensiunii de conturnare trebuie să fie mai mare de 1500 V și valoarea
superioară a tensiunii de conturnare tre buie să fie mai mică de 6000 V.

Rezultă c ă sursa de tensiune a generatorul ui de impulsuri trebuie sa asigure cel puțin 12
kV.
De asemenea, pentru reglarea generatorului de descărcare electrostatică , se alege o
tensiune inițială de aplicare cu valoarea de două ori tensiunea de conturnare medie a capsei
detonante , a capsei care urmează să fie încercată.
Aparatura necesară pentru aplicarea metodei de determinare a sensibilității capselor
detonante electrice la descărcări electrostatice trebuie să corespundă c erințelor din standardul SR
EN 13763 -13 – Explozivi pentru uz civil. Capse detonante și relee întârzietoare. Partea 13:
Determinarea rezistenței capselor detonante electrice la descărcare electrostatică .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

102

Pornind de la cerințele de încercare standardizate, a caracteristicilor tehnice ale aparaturii
de încercare am efectuat un studiu, în cadrul unui proiect de cercetare derulat în cadrul unui
program NUCLEU [56], și am realizat un stand de încercare, la INCD INSEMEX Petroșani ,
laboratorul LENEXEMEIP.

3.2.2. Ident ificarea soluțiilor de implementare a noii metode de încercare a
capselor detonante electrice pentru evaluarea conformității cu cerințele
de prevenire a detonării intempestive prin descărcări electrostatice .
Stabilirea încercărilor necesare, a condițiilor de încercare și aplicarea
descărcării electrostatice

Este cunoscut faptul că aplicarea unor standarde europene armonizate pentru evaluarea
conformității cu cerințele directivelor europene este voluntară, în sensul că aplicarea standardului
asigură prezum ția de conformitate cu cerințele directivei, dar pot fi folosite și alte metode
echivalente, cel puțin la nivelul standardului.
Având în vedere avantajele metodologiei de încercare standardizat e la nivel european ,
metodologie ce asigură repetabilitatea și reproductibilitatea , s-a impus implementarea metodei
de încercare și în cadrul laboratorului de înce rcări din INCD INSEMEX , metodă conform ă cu
standardul SR EN 13763 -13.
Condițiile de încercare sunt:
• Încercarea se efectuează la o umiditate relativă de ce l mult 60% ;
• Reoforii trebuie să fie înfășurați așa cum au fost furnizați de producător ;
• Se verifică ca reoforii (cât și cablurile dacă există) să fie menținuți la o distanță de cel
puțin 100 mm de sol și de orice obiecte bune conducătoare care ar putea pro duce căi de
scurgere la pământ ;
• Generatorului ESD se reglează pentru a furniza impulsul de curent standardizat.

Aplicarea descărcării electrostatice se face monitoriz ând de fiecare dată impulsul ESD
aplicat. Dacă acesta se abate de la valoarea specificată , se reglează din nou generatorul ESD,
înainte de continuarea încercării.
Pentru fiecare configurație impulsul ESD se aplică astfel:
• Configurația ,,electrod -la-electrod
– Se aplică un impuls ESD între cele două capete separate ale reoforilor ;
– Se observă d acă detonează capsa detonantă ;
– Se repetă operația de cinci ori succesiv pentru fiecare capsă detonantă, așteptând cel
puțin 10 s înainte de a aplica următorul impuls ;
– Se repetă aceste operații cu toate capsele detonante care urmează să fie încercate în
această configurație .

• Configurația ,,electrod -la-carcasă
• Se răsucesc împreună capetele celor doi reofori ;
• Se aplică un impuls ESD între capetele reoforilor și carcasa metalică a capsei
detonante ;
• Se observă dacă detonează capsa detonantă ;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

103

– Se repetă operația de cinci ori succesiv pentru fiecare capsă detonantă, așteptând cel
puțin 10 s înainte de a aplica următorul impuls;
• Se repetă aceste operații cu toate capsele detonante care urmează să fie încercate în
această configurație .

3.3. CONTRIBUȚII PERSONALE LA E LABORARAEA UNOR METODE
INOVATIVE PENTRU TESTAREA CAPSELOR DETONANTE ELECTRICE
PRIVIND SENSIBILITATEA LA DESCĂRCĂRI ELECTROSTATICE .
REALIZARE STAND ÎNCERCĂRI, EXPERIMENTĂRI DE LABORATOR ȘI
IMPLEMENTAREA METODEI ÎN PROCEDURILE DE ÎNCERCARE ÎN
REGIM ACREDITAT

3.3.1. Realizarea standului de încercare pentru testarea capselor detonante
privind performanțele de protecție împotriva inițierii necontrolate prin
descărcări electrostatice

Standul de încercare l -am făcut respectând schema de principiu standardizată, schemă
prezentată în figura 3.1.

Fig. 3.1 – Montajul aparaturii de încercare.

Standul de încercare pentru testarea capselor privind performanțele de protecție împotriva
inițierii necontrolate prin descărcări electrostatice, realizat de mine (figura 3.2), este format din:
• Generator ul de descărcare electrostatică (generator ul ESD) compus dintr-o baterie de
condensatoare cu capacități cuprinse de la 500 pF până la 3500 pF , condensatoare cu
tensiunea de lucru peste 30 kV și o sursă de tensiune continuă de pes te 30 kV (sursă tip HCP
260-120 000 cu tensiune până la 120 kV);
• Sistemul pentru înregistrarea curentului ESD și calcularea impulsului ESD furnizat capsei
detonante , sistem compus dintr -un senzor de curent cuplat inductiv Rogowski tip

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

104

CWT015B/1/80UM, un os ciloscop cu funcții matematice capabil să integreze și să calculeze
funcții pătratice, cu o lățime de bandă de 500 MHz, tip LeCroy WaveRunner 6000A, seria
DSO ;
• Rezisten țe de calibrare, cabluri de conexiune de înaltă tensiune, releu electromagnetic în vid
comandat de la o sursă de alimentare, uscător de aer pentru menținerea unei umidități
relative de cel mult 60 %, tip HBC ADSORPTIONSENTFEUCHTER CR 750, instalație
aer condiționat pentru menținerea unei temperaturi de (20  2) C.

Standul de încercare a fo st realizat utilizând aparatura achiziționată în cadrul unor proiecte
de cercetare derulate în cadrul INCD -INSEMEX Petroșani.

Fig. 3.2 – Stand pentru testarea capselor privind performanțele de protecție împotriva inițierii
necontrolate prin descărcări e lectrostatice .

3.3.2. Experimentarea și implementarea procedurii în laboratorul acreditat
pentru încercări

Experimentările făcute în laborator au avut ca scop obținerea unei proceduri de lucru prin
care să se obțină rezultate optime, repetitive și fiabile.
O etapă importantă este reprezentată de r eglarea generatorului de descărcare electrostatică .
Pentru aceasta s e asamblează generatorul ESD și aparatura, ca în figura 3.2. Se verifică ca
reoforii, cablurile (dacă există) și rezistorul să fie menținute la o distanță de cel puțin 100 mm de
pământ și de orice alt obiect bun conducător care ar putea produce căi de scurgere la pământ.
Senzorul inductiv de curent trebuie amplasat pe cablul de legătură.
Se reglează sursa de înaltă tensiune la o valoare inițială de dou ă ori tensiunea medie de
conturnare a capsei detonante care urmează să fie încercată.
Se aplică descărcarea și se înregistrează curentul în funcție de timp.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

105

NOTĂ : Curba trebuie să aibă o formă descrescătoare și oscilantă ( ușor armonizată) ca în figura
3.3.
Se calcul ează impulsul ESD, W ESD, din ecuația :

𝑊𝐸𝑆𝐷 =∫ 𝑖2 𝑡2
 𝑡1𝑑𝑡 , (3.1)
în care :
i curentul, în amperi;
t1 timpul la care curentul începe să curgă, în secunde;
t2 timpul, în secunde, la care curentul a scăzut până la p unctul în care oscilațiile nu
mai depășesc curentul de neaprindere a capsei detonante, determinat conform standardului EN
13763 -17.

Fig. 3.3 – Oscilograma impulsului și curbele generate de funcțiile matematice.

Pentru monitorizarea impulsului se parcur g urm ătorii pa și:
• Se înregistreaz ă impulsul de desc ărcare pe osciloscop (varia ția curentului în funcție de
timp), funcția F1;
• Se setează osciloscopul pentru gener area funcției F2 prin multiplicarea func ției F1 cu
factorul de sensibilitate al senzorului de curent CWT1 (20 mV/A) ;
• Se setează osciloscopul pentru generarea funcției F3 prin ridicarea la pătrat a funcției F2;
• Se setează osciloscopul pentru integr area funcției F3 pe intervalul t 1 (timpul la care curentul
începe să curgă) si t2 (timpul la care cu rentul a scăzut până la punctul în care oscilațiile nu

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

106

mai depășesc curentul de neaprindere a capsei detonante) .
• Se ajustează tensiunea și se repetă modul de lucru descris mai sus până când impulsul
calculat este egal cu valoarea cerută. Dacă tensiunea nec esară pentru a se atinge impulsul
cerut este mai mică decât tensiunea de conturnare a capsei detonante, se schimbă capacitatea
la cea mai apropiată valoare inferioară disponibilă.
Conform punctului 4.18 din standardul SR EN 13763 -1, valoarea inferioară a t ensiunii de
conturnare trebuie să fie mai mare de 1500 V și valoarea superioară a tensiunii de conturnare
trebuie să fie mai mică de 6000 V.
Capacitatea condensatorului se determină astfel încât impulsul furnizat capsei să aibă
valorile din standard, preze ntate în tabelul 3.2.

Clasa capsei
detonante Impuls ESD (mJ/ ),
Impuls ESD (mJ/ ), pentru
configurația „electrod la electrod” Impuls ESD (mJ/ ) pentru
configurația „electrozi la carcasă”
Clasa 1 0,3 0,6
Clasa 2 6 12
Clasa 3 60 120
Clasa 4 300 600
Tab. 3.2 – Valorile impulsului ESD în funcție de clasa capsei detonante și a configurației.

Din valorile date în tabel se observă că generatorul de descărcări electrostatice trebuie să
furnizeze un impuls de curent în domeniul 0,3 – 600 mJ/.
Pentru evita rea defectelor și a rezultatelor eronate trebuie respectate limitările aparaturii
de încercare, astfel:
• Curentul maxim pentru sonda de curent cuplată inductiv nu trebuie să depășească 300;
• Nu trebuie dep ășită tensiunea de 30 kV, aceasta fiind tensiunea maximă suportată de
condensatoare .

3.3.3. Constatări făcute în timpul încercărilor de laborator efectuate pe capse
detonante electrice în faza de experimentare a standului

Din experimentările efectuate am constatat următoarele:
• Rezultatele încercării, respecti v forma impulsului de descărcare, sunt puternic influen țate de
configura ția circuitului de descărcare. Pentru a se ob ține curba de desc ărcare sub formă
descrescătoare și oscilantă ( ușor armonizată), a șa cum se specific ă în standard, este necesar
să se redu că pe c ât posibil inductan ța circuitului electric ;
• Legarea la pământ, pământarea defectuoasă a circuitului de încercare conduce la rezultate
eronate. Curba de descărcare este puternic distorsionată datorită curenților vagabonzi;
• Temperatura mediului influe nțează aparatura de măsurare;
• Performanțele de încercare ale standului realizat sunt limitate de senzorul de curent cuplat
inductiv CWT1 care suport ă un curent de vârf de 300 A și de releul în vid care, la curenți
foarte mari poate rămâne cu armăturile li pite, defectându -se.

Din analiza cerințelor de încercare standardizate, a caracteristicilor tehnice ale aparaturii
de încercare și a rezultatelor obținute se poate constata faptul că aparatura de încercare existentă

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

107

oferă posibilitatea determinării sensib ilității capselor detonante electrice la descărcări
electrostatice. Această determinare se face în conformitate cu cerințele de testare standardizate
cuprinse în standardul SR EN 13763 -13:2004 .
La efectuarea încercărilor s e vor avea în vedere urm ătoarele cerin țe:
• depozitare a, transportul și manipularea capselor se va face cu respectarea legisla ției în vigoare
privind materialele explozive ;
• locația unde se desfășoară încercările trebuie s ă asigure condi țiile specifice pentru încercare ,
adică o rețea de lega re la pământ adecvată , un sistem de climatizare pentru menținerea unei
temperaturi de (20  2) C și a unei umidități relative de cel mult 60 % , atât pentru
condiționarea eșantioanelor conform standardului , dar și pentru buna funcționare a aparaturii
elect ronice de m ăsurare și monitorizare.

3.4. CONTRIBUȚII PERSONALE LA ELABORAREA UN EI METODE
INOVATIVE PENTRU TESTAREA PROPULSANȚILOR ȘI A
COMBUSTIBILILOR PENTRU RACHETE PRIVIND SENSIBILITATEA LA
DESCĂRCĂRI ELECTROSTATICE

Propulsanții și combustibil ii pentru r achete fac parte din categoria explozivilor de uz civil.
Propulsorul este un exploziv deflagrant utilizat pentru propulsia sau pentru reducerea frecării
proiectilelor . Carburantul propulsor poate fi utilizat ca și component al generatoarelor de gaz sau
alte articole.
Rezistența la energie electrostatică este una din cerințele care trebuie îndeplinite de
propulsanți i și combustibili i solizi pentru rachete , de calupuri le de pulbere și de pulberi le negre
pentru uz civil , ea fiind o cerință cuprins ă în standard ul SR EN 13938 -1.
În standardul SR EN 13938 -1 se solicită ca l a încercare a din EN 13938 -2, sensibilitatea la
energia electrostatică să nu fie mai mică de 0,5 J.

3.4.1. Standul pentru determinarea sensibilității la descărcări electrostatice a
propulsan ților și a combustibililor pentru rachete

Pentru determinarea sensibilității la descărcări electrostatice INCD INSEMEX a
achiziționat în 2019 un stand de încercări care îndeplinește condițiile prevăzute în standardele
naționale și europene. Acest stand a fost achi ziționat printr -un contract de achiziții la care eu am
fost desemnat responsabil de contract de către conducerea INCD INSEMEX. Eu am întocmit nota
de fundamentare, caietul de sarcini cu cerințele pe care trebuie să le îndeplinească echipamentul,
am analiza t ofertele furnizori lor, am făcut completările de rigoare și am ales oferta tehnică care a
îndeplinit toate cerințele necesare .
Standul de încercări are ca componentă principală e chipamentul la scară redusă X SPARK
10 (figura 3.4) , echipament utilizat pentru determinarea rezistenței la energie electrostatică a
materialelor energetice ( materiale cu o cantitate mare de energie chimică stocată ).
Echipamentul X SPARK 10, produs de OZM Research Cehia , prezintă o serie de avantaje,
cum ar fi:

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

108

• Permite testarea tut uror categoriilor de explozivi civili, de la explozivi de amorsare primari
– extrem de sensibili, la explozivi puternici – insensibili , incluzând propulsan ții și
combustibili i pentru rachete ;
• Măsurarea exactă a energiei de inițiere a materialelor energetic e cristaline cu masa
probabilă tipică de aproximativ 10 mg, în domeniul energiilor de descărcare de la 25 pJ la
25 J și la tensiuni de până la 10 kV ;
• Efectuarea unui test complet necesitând maxim 40 de încercări, funcționează în două
regimuri de descărcare – oscilant și amortizat.

Echipamentul face parte din cea mai nouă generație de instrumente de încercare destinate
măsurării precise a energiei de inițiere (sensibilitatea la scânteia electrostatică) a materialelor
explozive. Este proiectat pentru măsurar ea exactă a energiei de inițiere a materialelor explozive
cristaline în domeniul energiilor de descărcare (de la 25 pJ la 25 J), la o tensiune de până la 10 kV
și cu masa tipică probabilă de aproximativ 10 mg. Acest echipament este foarte productiv deoarec e
sunt necesare puține încercări pentru determinarea sensibilității, de obicei sunt necesare
aproximativ 30 – 40 de încercări cu diferite energii ale scânteii pentru a efectua un test complet.
Designul compact (o singură unitate portabilă) al echipamentulu i oferă cele mai bune
condiții pentru obținerea eficienței maxime a descărcării electrostatice. Această eficiență sporită
este asigurată prin aceea că prezintă o rezistență și o inductanț ă scăzută a circuitului de descărcare,
lungimea cea mai scurt ă posibi lă a cablurilor și o energie de descărcare ridicată la o valoare
scăzută a tensiunii. Echipamentul este singurul dintre puținele instrumente disponibile de acest tip
care permite măsurarea precisă a energiei scânteii descărcate în eșantion. Analiza și eval uarea sunt
realizate cu un software pe PC -ul operatorului.
Echipamentul la scară redusă pentru determinarea rezistenței la energie electrostatică a
propulsanților și a combustibilului pentru rachete este constituit din:
• O sursă încorporată de alimentare cu înaltă tensiune ;
• O baterie de condensatori ;
• Un rezistor de amortizare ;
• Un comutator de înaltă tensiune controlat de la distanță , cu acționare pneumatică ;
• O cameră de încercare care include și un ventilator de aspirație ;
• Un set de condensatori adiționali e xterni ;
• O telecomandă ;
• Un set de accesorii și un ecran suplimentar de protecție din plexiglas care protejează
instrumentul împotriva influenței efectelor exploziei în timpul testării probelor explozive
neconforme (care se inițiază).
Capacitatea de lucru e ste selectabilă, ea putând fii suplimentată cu condensatoare externe.
Tensiunea de ieșire, de ordinul kV -lor, este variabilă și se reglează dintr -un potențiometru.
Valoarea tensiunii este afișată pe ecranul echipamentului.
În cazul în care echipamentul est e folosit pentru realizarea încercărilor din standardul SR
EN 13938 -2, acesta se va folosi în configurația „mod oscilant”. Calea curentului la descărcare este
evidențiată cu liniile punctate în figura 3.5.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

109

Fig. 3.4 – Echipamentul la scară redusă X Spark 10.

Fig. 3.5 – Schema bloc a echipamentului X Spark 10.

Pentru realizarea standului în conformitate cu standardul SR EN 13938 -2 am achiziționat
separat celulele și capace le din cupru (figura 3. 6), cablu l special de legătură între X Spark și celulă
precum și un compresor fără ulei pentru acționarea pneumatică a comutatorului de înaltă tensiune.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

110

Fig. 3. 6 – Celulă cu capac din cupru , asamblată.

3.4.2. Elaborarea și implementarea procedurii de lucru în laboratorul acreditat
pentru încercări.

Grupul de labora toare de încercări GLI din cadrul INCD INSEMEX este acreditat de către
RENAR privind conformitate cu standardul SR EN ISO/CEI 17025 Cerințe generale pentru
competența laboratoarelor de încercări și etalonări.
Pentru ca o încercare să fie acreditată , ea trebuie să fie în concordanță cu un standard
național sau european și să se execute după o procedură de încercare clară, care să poată fi urmată
de operator în timpul încercărilor.
În vederea acreditării încercării pentru: „ Determinarea rezistenței la ene rgie electrostatică
a Explozivi lor pentru uz civil – Propulsanți și combustibili pentru rachete” am întocmit o
procedur ă de încercare pe care o prezint în Anexa 1 .
Această procedură de încercare urmează să fie validată prin încercări de laborator
experimen tale.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

111

4. CONCLUZII FINALE ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

CONCLUZII FINALE

Concluzii privind electricitatea statică ca sursă de inițiere a atmosferei explozive
sau a capselor detonante electrice, a articolelor pirotehnice, a propulsanților și a
combustib ililor pentru rachete

Electricitatea statică este unul dintre fenomenele des întâlnite în activitățile industriale , dar
și în viața de zi cu zi. Multe dintre efectele electricității statice trec complet neobservate sau nu
produc daune, însă electricitatea statică poate să genereze și situații periculoase.
Electricitatea statică poate genera incendii și/sau explozii, detonarea nedorită a capselor
detonante electrice, acționarea necontrolată a aparaturii sensibile de comandă și control, iar la
persoane poate genera șoc electric sau șoc electric în combinație cu un alt pericol (cădere,
împiedicare).
Pe lângă pericolele pe care le prezintă există însă și situații când electricitatea statică este
dorită, când nu generează situații periculoase, făcând parte dint r-un proces tehnologic cum ar fi :
vopsirea în câmp electrostatic, tipărirea prin proces electrostatic, sortarea materialelor în câmp
electrostatic, etc.
Formarea și acumularea sarcinilor electrostatice are loc ca urmare a mecanismelor de
electrizare. Dintr e mecanismele de electrizare care duc la apariția și formarea sarcinilor
electrostatice fac parte electrizarea de contact și electrizarea prin inducție.
În mediile industriale există generare continuă de sarcini electrostatice care se acumulează
pe conduct ori izolați, de exemplu, atunci când un curent de lichid sau pulbere încărcată curge
într-un container printr -o conductă izolată.
Sursele de electrizare în cazul capselor detonante electrice, a propulsanților și a
combustibililor pentru rachete sunt: înc ărcarea electrostatică a persoanelor la deplasarea pe o
pardoseală, așezarea / ridicarea de pe scaun, scoaterea îmbrăcămintei, încărcarea electrostatică a
explozivilor granulari la încărcarea pneumatică sau a mașinii de încărcare mecanizată , etc.
Persoanel e pot dobândi sarcini de natură electrostatică (potențial electrostatic) capabile să producă
descărcări electrostatice cu energii de descărcare de valori considerabile (de ordinul mJ).
După separarea din timpul procesului de încărcare electrostatică , sarci nile se pot
recombina foarte rapid, fie direct prin contact, fie prin pământ. Sarcinile de pe un non -conductor
sunt reținute din cauza rezistenței materialului însuși. Dar pentru ca un conductor să rămână
încărcat, el trebuie să fie izolat de alți conducto ri și de pământ.
Sarcinile se scurg cu o valoare determinată de rezistențele non -conductorilor din sistem ,
procesul fiind cunoscut ca relaxare. Nivelele rezistenței, rezistivității sau conductivității care pot
conduce la situații periculoase depind în mar e măsură de procesele industriale.
Descărcările electrostatice incendive reprezintă un risc de inițiere a atmosferelor explozive
de gaz, praf sau vapori, a inițierii nedorite a capselor detonante, a articolelor pirotehnice, a
propulsanților și a combustibi lilor pentru rachete.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

112

Descărcările incendive de tip con, perie, perie de propagare și scânteie , produc aprinderea
atmosferelor explozive și a explozivilor de uz civil. Singura descărcare care nu produce aprinderea
atmosferelor explozive este descărcarea de tip corona, descărcare cu densitatea energetică mult
prea mică.
Asigurarea securității în industrie, în locuri cu atmosferă potențial explozivă, la
producerea, depozitarea și transportul explozivilor de uz civil, presupune analizarea fiecărei
situații în parte , în ce ea ce privește potențialele surse de electrizare , probabilitatea prezenței și
persistenței atmosferei explozive sau a explozivilor și prin impunerea măsurilor de protecție
adecvate pentru reducerea riscului la un nivel acceptabil.
Evaluarea ris cului de aprindere a atmosferelor explozive praf / aer prin descărcări
electrostatice se poate face cunoscând incendivitatea descărcării (adică cantitatea de energie
eliberată) și sensibilitatea atmosferei potențial explozive existente, așa cum a fost cara cterizată
prin energia minimă de aprindere MIE.
Cunoscând incendivitatea descărcării și sensibilitatea atmosferei potențial explozive, se
poate stabili dacă aprinderea apare sau nu.
Evaluarea apariției de descărcări de toate tipurile este practic cel mai i mportant lucru și,
de asemenea, cel mai dificil pas în analizarea pericolelor create de încărcările electrostatice.
Pentru că este imposibil în cazul mediilor industriale să se facă evaluarea apariției
descărcărilor pe baza legilor fizicii plasmei , se fol osește o abordare fenomenologică. Metoda de
abordare fenomenologică este cea mai utilizată metodă pentru medii industriale.
Pentru evaluarea riscului de inițiere necontrolată (intempestivă) a capselor detonante
electrice, a propulsanților și a combustibili lor pentru rachete trebuie determinată sensibilitatea
acestor produse la descărcări electrostatice.
Pentru determinarea sensibilității la descărcări electrostatice au fost dezvoltate metode de
încercare, metode care au fost standardizate ( SR EN 13763 -13:2004; SR EN 13938 -2:2005) și
care permit determinarea în condiții de laborator a sensibilității la descărcări electrostatice a
capselor detonante electrice, a propulsanților și a combustibililor pentru rachete.
Evaluarea conformității produselor (echipamen telor, capselor, explozivilor de uz civil) se
face în conformitate cu cerințele de securitate prevăzute în Directivele Europene 2014/28/UE și
2013/29/UE.
În urma analizării performanțelor de protecție la descărcări electrostatice ale diferitelor
tipuri de capse detonante am constatat performanțe superioare de protecție la capsele de medie,
de înaltă și foarte înaltă intensitate, față de cele de joasă intensitate.
Pentru că am constatat performanțe inferioare la capsele de joasă intensitate, analiza
riscului de inițiere a capselor detonante electrice prin descărcări electrostatice am făcut -o în baza
încercărilor de laborator făcute la INCD INSEMEX pe capse de joasă intensitate produse de UM
Sadu de tip CE 0,5, cu și fără manșon de protecție. Am evidențiat per formanțele sporite de
protecție ale celor confecționate cu manșon de protecție, am constat că sensibilitatea la descărcări
electrostatice a capselor fără manșon este mult mai mare decât a celor realizate cu manșon de
protecție.
În urma experimentărilor pr ivind riscul de aprindere a capselor de joasă intensitate prin
descărcări electrostatice de la om, pot afirma că problematica certificării protecției la descărcările
electrostatice la capse de joasă intensitate, se reduce la verificarea sensibilității caps elor la
descărcări electrostatice în modurile tub la un reofor (T1R) și tub la reoforii scurtcircuitați (TRS),
la parametrii echivalenți superiori unor descărcări capacitive de la om.
În urma studiului de caz privind stabilirea cauzelor care au dus la prod ucerea unui accident
de muncă datorat inițierii intempestive a unei capse detonante electrice, accident produs la

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

113

efectuarea unor lucrări de prospecțiuni geologice soldat cu moartea unei persoane, am demonstrat
împreună cu colegi mei, pericolul de inițier e intempestivă a capselor prin descărcări electrostatice.

Concluzii privind analiza cerințelor de evaluare/încercare a echipamentelor
individuale de protecție (EIP) pentru reducerea riscului de aprindere a
atmosferelor explo zive prin descărcări electrosta tice de la om

Dacă o persoană încărcată electrostatic atinge un obiect conductiv (de exemplu , mânerul
unei uși, o balustradă, un container metalic), în punctul de contact poate să apară o scânteie. Astfel
de scântei, care sunt puțin probabil să poată fi v ăzute, auzite sau chiar simțite de persoană, pot
genera aprinderi ale atmosferelor explozive. Scânteile de la persoane pot aprinde gaze, vapori și
chiar prafuri mai sensibile. Este foarte important să se prevină încărcarea electrostatică a
persoanelor care pot fi expuse atmosferelor inflamabile, atmosfere care au o energie minimă de
aprindere MIE < 10 mJ.
Prevenirea apariției unei descărcări electrostatice se realizează cel mai bine utilizând o
pardoseală conductivă sau disipativă și asigurându -se c ă persoa nele poartă echipamente
individuale de protecție (EIP) adecvate, în special încălțăminte disipativă.
Evaluarea conformității echipamentelor individuale de protecție folosite în atmosfere
potențial explozive este în conformitate cu cerințele din Regulamentu l (UE) 2016/425 al
Parlamentului European și al Consiliului din 9 martie 2016 privind echipamentele individuale de
protecție și de abrogare a Directivei 89/686/CEE a Consiliului și Directivei ATEX 2014/34/UE a
Parlamentului European și a Consiliului din 26 februarie 2014 privind armonizarea legislației
statelor membre referitoare la echipamente și sisteme protectoare destinate utilizării în atmosfere
potențial explozive.
Cerințele pentru prevenirea descărcărilor electrostatice periculoase de la om sunt date în
standardul IEC TS 60079 -32-1:2013+AMD1:2017: „ Explosive atmospheres – Part 32 -1
Electrostatic hazards, guidance ” și în standardul român SR EN 60079 -32-2:2015 „Atmosfere
explozive. Partea 32 -2: Pericole electrostatice. Încercări”.
Cerințele pentru eva luarea materialelor și EIP din punct de vedere al performan țelor de
protecție împotriva electricității statice periculoase, sunt date în Directiva EIP și în standardele
specifice tipurilor de echipament: îmbrăcăminte, încălțăminte, mănuși sau căști de pro tecție.
Din analiza standardelor specifice am constat at că, exceptând îmbrăcămintea de protecție,
la toate celelalte echipamente cerințele de protecție se referă la limitarea rezistenței electrice.
Atunci când am analiz at riscurile de descărcări electrosta tice provenite de la echipamentul
neelectric, cum ar fi îmbrăcămintea de protecție și alte elemente de EIP, am constatat că
parametrul relevant este energia minimă de aprindere (MIE) a atmosferei explozive.
Prin s tudiul metodelor de încercare a îmbrăcămint ei / materialelor textile pentru
determinarea performanțelor de protecție ESD a m evidențiat multitudinea de metode de încercare
folosite pe plan mondial. Multe din aceste metode nu pot fi utilizate pentru noile materiale
compozite, materiale textile utiliz ate la noile EIP.
Metoda care am constatat că poate fi folosită la evaluarea tuturor materialelor textile este
cea care folosește timpul de descărcare a sarcinii, metodă conformă cu standardul EN 1149 -3
metoda 2 (încărcarea prin inducție).
Metoda este uni versal adecvată tuturor tipurilor de materiale. Materialele textile ale
îmbrăcămintei normale "omogene" nu prezintă efect de ecranare, pentru materialele eterogene
valoarea ecranării este determinată de densitatea rețelei și de conductivitatea componentelo r

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

114

conductive ale materialului textil. Metoda poate fi utilizată atât pentru materialele destinate EIP
folosite în industria electronică , cât și pentru cele utilizate în medii explozive.
Metoda o folosim în prezent și în laboratorul Echipamente Neelectrice Ex., Electrostatică,
Materiale și Echipamente Individuale de Protecție din cadrul INCD INSEMEX , utilizând standul
construit de mine , stand descris în această teză.
Deoarece cerințele sunt pentru materiale, metodele de încercare aplicabile conform
standarde lor în vigoare, se referă la testarea materialelor pentru caracterizarea lor din punct de
vedere electrostatic. Încercările pe îmbrăcămintea completă sunt încă în studiu.
Standardele care au fost elaborate în urma cercetărilor efectuate în cadrul unui proi ect
European au avut la bază încercări de inițiere a atmosferei de hidrogen. În consecință, limitele de
acceptare recomandate sunt corelate cu energia sau sarcina minimă de aprindere a materialelor
inflamabile, gazelor sau prafului, cu un coeficient de sig uranță acoperitor datorită sensibilității
mari a amestecului de hidrogen comparativ cu alte substanțe inflamabile.
Stadiul actual al cunoștințelor în acest domeniu este reflectat în seria de standarde EN
1149 „Îmbrăcăminte de protecție. Proprietăți electro statice”, standard care cuprinde cinci părți, și
anume:
• Partea 1: Metodă de încercare pentru măsurarea rezistivității de suprafață;
• Partea 2: Metodă de încercare pentru măsurarea rezistenței electrice la traversarea
materialelor (rezistență verticală);
• Partea 3: Metodă de încercare pentru măsurarea capacității de disipare a sarcinii;
• Partea 4: Încercarea îmbrăcămintei (în dezvoltare);
• Partea 5: Cerințe de performanță pentru materiale și cerințe de proiectare.
Evaluarea conformității îmbrăcămintei de protecție pentru medii Ex cu cerințele
regulamentului Uniunii Europene privind EIP a prezentat probleme, standardele armonizate din
domeniul directivelor sunt în continuă revizuire/perfecționare. Pe parcursul aplicării acestor
reglement ări apar tot felu l de probleme, fie datorită omisiunilor din ele, fie datorită noutăților
generate de progresul tehnic continuu.
Aceste probleme sunt sesizate de Organismul Notificat pentru evaluarea conformității cu
cerințele directivei sau de alți actori implicați în ace astă activitate, incluzând producătorii de
echipamente sau utilizatorii lor. Aceste probleme constatate sunt discutate în cadrul grupurilor de
lucru pe domenii specifice. Conform recomandărilor Comisiei Europene, soluțiile propuse în
cadrul acestor grupuri se difuzează sub formă de RECOMMENDATION FOR USE (recomandări
pentru utilizare) și acestea trebuie aplicate de către ON în cadrul procedurilor de certificare a
echipamentelor.

CONTRIBUȚII PERSONALE

Contribuții teoretice

• Evaluarea riscului de aprinder e a atmosferelor explozive praf/aer prin descărcări
electrostatice;
• Analiza riscului de inițiere intempestivă a explozivilor și/sau a dispozitivelor de inițiere prin
descărcări electrostatice;
• Analiza performanțelor de protecție la descărcări electrostati ce ale diferitelor tipuri de capse
detonante;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

115

• Analiza riscului de inițiere a capselor detonante electrice de joasă intensitate prin descărcări
electrostatice;
• Analiza cerințelor de evaluare/încercare a echipamentelor individuale de protecție (EIP)
pentru reducerea riscului de aprindere a atmosferelor explo zive prin descărcări electrostatice
de la om;
• Analiza metodelor de încercare a îmbrăcămintei/materialelor textile pentru determinarea
performanțelor de protecție ESD;
• Analiza aplicabilității metodelor de încercare pentru evaluarea performanțelor de protecție la
descărcări electrostatice ale îmbrăcămintei de protecție utilizată în atmosfere potențial
explozive;
• Stabilirea încercărilor necesare pentru evaluarea conformității îmbrăcămintei cu cerințele
aplicabile de securitate, potrivit noilor standarde europene;
• Analiza metodelor de evaluare și încercare a performanțelor de protecție (rezistența la
descărcări electrostatice) a capselor detonante electrice;

Contribuții hardware

• Realizarea și implementarea standului pentru măsurarea capacității de disipare a
sarcinii prin metoda de încercare folosind încărcarea prin inducție;
• Realizarea și implementarea standului de încercare pentru testarea capselor
detonante privind performanțele de protecție împotriva in ițierii necontrolate prin descărcări
electrostatice;
• Realizarea și implementarea standul ui pentru determinarea sensibilității la descărcări
electrostatice a propulsanților și a combustibililor pentru rachete.

Contribuții experimentale și aplicative

• Elaborarea documentației de realizare a standului pentru măsurarea capacității de
disipare a sarcinii prin metoda de încercare încărcare prin inducție, stand pentru determinarea
caracteristicilor antistatice a EIP;
• Elaborarea procedurii de încercare pentru met oda de încercare care folosește
încărcarea prin inducție și implementarea acesteia în sistemul de calitate al laboratorului , scopul
fiind extinderea domeniului de competență al laboratorului;
• Experimentarea și implementarea procedurii în laboratorul acredi tat pentru
încercări ;
• Constatări făcute în timpul încercărilor de laborator efectuate pe capse detonante
electrice în faza de experimentare a standului;
• Elaborarea și implementarea procedurii de lucru „Determinarea rezistenței la energie
electrostatică a propulsanților și a combustibililor pentru rachete” în laboratorul acreditat pentru
încercări;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

116

DIRECȚII DE CERCETARE VIITOARE

Având în vedere contribuțiile aduse și problemele de cercetare identificate , pot fi
enumerate câteva direcții de cercetare pe c are le voi aborda în viitor:

• Elaborarea unui ghid pentru evaluarea EIP privind riscul de explozii în vederea
select ării echipamentelor adecvate cond ițiilor de utilizare prev ăzute;
• Realizarea și implementarea unei proceduri pentru determinarea energiei min ime de
aprindere a amestecurilor praf/aer folosind o descărcare electrostatică (pur capacitivă) utilizând
standul achiziționat recent de către INCD INSEMEX. Standul a fost achiziționat în cadrul unui
proiect nucleu de cercetare la care eu am fost responsab il;
• Determinarea energiei minime de aprindere reale în cazul amestecurilor explozive
praf/aer. Metodele actuale permit doar determinarea prin calcul a energiei , dar prin dezvoltarea
standului de încercări am identificat o nouă metodă prin care se poate măs ura energia descărcată
prin scânteie .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

117

BIBLIOGRAFIE
1. Baumgartner B., Voltage and energy susceptible device concepts, including latency
considerations. Report ESD TR 16 -03, ESD Association, Rome (NY), 2003;
2. Baumgartner G., Consideration for developing ES D garment specifications, Report ESD
TR 05 -00, ESD Association, Rome (NY), 2000;
3. Chubb J. N., P. Holdstock, M. Dyer. Predicting the maximum surface voltages expected
on inhabited cleanroom garments in practical use. Proc. ESTECH 2003, Phoenix,
Arizona.18 – 21 May, 2003;
4. Chubb J., New approaches for electrostatic testing of materials, J. Electrostatics, Vol. 54,
2002, pp. 233 -244;
5. Coletti G., Guastavino F., Torello E., A new Approach to Obtain Data about the Charge
Decay in Samples of Textiles for ESD G arments, Electrical Insulation Conference,
Indianapolis, Indiana, September 23 -25, 2003 ;
6. Crowley J. M., The electrostatics of static -dissipative worksurfaces, J. Electrostatics Vol.
24, 1990, 221 -237, 1990 ;
7. Dyer M. J., The antistatic performance of cle anroom clothing: Do tests on the fabric relate
to the performance of the garment within the cleanroom. Proc. EOS/ESD Symp. Vol.
EOS -19., 1997, pp 276 -286;
8. Fowler S.L., Going beyond surface resistivity, ESD Journal, EOS/ESD Technology
Europe, 1990 ;
9. Gabo r D., Radu S .M., Ghicioi E., Părăian M, Jurca A., Vătavu N, Păun F., Popa M., Study
of methods for assessment of the ignition risk of dust/air explosive atmospheres by
electrostatic discharge , 8th International Multidisciplinary Scientific Symposium
„UNIV ERSITARIA SIMPRO” 11 -13 October 2018, Petroșani, România, Conference
Proceedings, ISSN –L 1842 – 4449, ISSN 2344 – 4754, Pag. 157÷162 , 2018;
10. Gabor D., sa., „Cerințe specifice pentru instalațiile care funcționează în medii cu atmosferă
explozivă, altele de cât minele”, Editura INSEMEX, 2018, ISBN 978 -606-8761 -09-1;
11. Găman G.A., Gabor D., sa., „Ghidul național privind stabilirea cerințelor de securitate și
sănătate în muncă, pentru agenții economici care operează cu substanțe/ produse/ bunuri
capabile să ge nereze atmosfere explozive/ toxice, sau prezintă caracteristici detonante/
deflagrante”, Editura INSEMEX, Petroșani, România, 2018;
ISBN* 978 -606-8761 -26-8
12. Holdstock P., Comparison of charge decay test methods and results. IEC TC101 WG5
meeting, Kista, Sweden, 2002 ;
13. Holdstock P., Dyer M., Chubb J., Test procedures for predicting surface voltages on
inhabited garments, Proc. EOS/ESD Symp. Vol. EOS -25, 2003, pp. 300 -305;
14. Holdstock P., The nature of electrostatic discharges from textile surfaces and th eir
damaging effects on electronic components PhD Thesis. British Textile Technology
Group and the Bolton Institute, 1999;
15. Kathirgamanathan, Toohey M.J., Haase J., Holdstock P., Laperre J., Schmeer -Lioe G.,
Measurements of incendivity of electrostatic discharges from textiles used in personal
protective clothing. J. Electrostatics Vol. 49, 2000, pp. 51 -70;
16. Olney A., Gifford B., Guravage J., Righter A., Real-World Charged Board Model (CBM)
Failures, Proc. EOS/ESD Symp. Vol. EOS -25, 2003, pp. 34 -43;
17. Paasi J, Nurmi S., Kalliohaka T., Coletti G., Guastavino F., Fast L., Nilsson A., Lemaire
P., Laperre J., Vogel C., Haase J., Peltoniemi T., Reina G., Borjesson A., Smallwood J.,

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

118

Electrostatic testing of ESD -protective clothing for electronics industry, Proc.
Electrostatics 2003 Conf., Inst Phys Conf Series, 2004.
18. Paasi J., Kalliohaka T., Luoma T., Ilmen R., Nurmi S., Contact charging method for the
measurement of charge decay in electrostatic dissipative materials, Proc. Electrostatics
2003 Conf., Inst Phys Conf Series, 2004 ;
19. Paasi J., Kalliohaka T., Luoma T., Soininen M., Salmela H., Nurmi S., Coletti G.,
Guastavino F., Fast L., Nilsson A., Lemaire P., Laperre J., Vogel C., Haase J., Peltoniemi
T., Viheriäkoski T., Reina G., Smallwood J., Borjesson A., Evaluation of existing test
methods for ESD garments , EST AT-Garments, EU FP5 Growth project G6RD -CT-2001 –
00615 , 2004 ;
20. Paasi J., Salmela H., Tamminen P., and Smallwood J., ESD sensitivity of devices on a
charged printed wiring board, Proc. EOS/ESD Symp. Vo l. EOS -25, 2003, pp. 143 -150;
21. Paasi J., Smallwood J., and Salmela H., New methods for the assessment of ESD threats
to electronic components, Proc. EOS/ESD Symp. Vol. EOS -25, 2003, pp. 151 -160;
22. Părăian M., s.a., GHID pentru evaluarea instalațiilor și e chipamentelor individuale de
protecție privind riscul de explozii in medii cu atmosfere potențial explozive Editura
INSEMEX , 2013 ISBN 978 -973-88650 -1-3;
23. Părăian M., Gabor D ,.s.a., Cod practic pentru intocmirea documentului de protectie la
explozie , Editura INSEMEX , 2018 ISBN 978 -606-8761084 ;
24. Părăian M., s.a., Proiect PN 0745 -02-01 CONTRACT DE FINANȚARE 45N/2007 –
Metode armonizate de încercare a capselor detonante electrice pentru evaluarea
conformității cu cerințele de prevenire a detonării inte mpestive prin descărcări
electrostatice (ICDE);
25. Păun F., Radu S.M., Burian S., Jurca M., Gabor D., Lupu L., Research regarding on the
ignition risk of explosive mixtures by electrostatic discharges , 8th International
Symposium Occupational Health and Sa fety – SESAM 2017 , Proceedings of the
Symposium, vol II , ISSN 1843 -6226 , 2007;
26. Păun F., Gabor D., s.a. – Selection of personal protective equipment for use in potentially
explosive atmospheres – 8th International Multidisciplinary Scientific Symposium
„UNIVERSITARIA SIMPRO” 11 -13 October 2018, Petroșani, România, Conference
Proceedings, ISSN –L 1842 – 4449, ISSN 2344 – 4754;
27. Păun F., Gabor D., s.a., Proiect PN 07 -45-02-55 Cercetări privind sensibilitatea
amestecurilor explozive, a capselor detonante ele ctrice și a articolelor pirotehnice pentru
vehicule la descărcări electrostatice. Determinarea energiei minime de aprindere a
amestecurilor explozive sau de inițiere a dispozitivelor pirotehnice;
28. Seaver A. E., An equation for charge decay valid in both c onductors and insulators, Proc.
ESA-IEC Joint Meeting 2002 , pp. 349-360;
29. Smallwood J.M. and Paasi J., Assessment of ESD threats to electronic components and
ESD control requirements . Proc. Electrostatics 2003 Conf., Inst Phys Conf Series, 2004 ;
30. Tappura K. and Nurmi S., Computational modelling of charge dissipation of fabrics
containing conductive fibers. J. Electrostatics Vol. 58, 2003, pp. 117 -133;
31. von Pidoll U., Determining the incendivity of electrostatic discharges without explosive
gas mixtures , PTB Braunschweig, 2002;
32. ***, ANSI/ESD S20.20: Protection of electrical and electronic parts, assemblies and
equipment (excluding electrically explosive initiated devices), 1999;
33. ***, British Textile Technology Group (BTTG), Centexbel, Deutsches Institu t fur Textil –
undVerfahrenstechnik, Sachsisches Textilforschungsinstitut, South Bank University, The

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

119

evaluation of the electrostatic safety of personal protective clothing for use in flammable
atmospheres – Final Report (Summary) British Textile Technology Group , 2000;
34. ***, BS 5958: Part 1:1991 Cod of practice for Control of undesirabile static electricity.
General considerations;
35. ***, BS 5958: Part 2:1991 Code of practice for Control of undesirabile static electricity.
Part 2 . Recomandation for part icular industrial situation;
36. ***, Directiva 1999/92/CE a Parlamentului European și Consiliului din 16 Dec 1999
privind cerințele minime de îmbunătățire a protecției sănătății și securității muncitorilor
aflați în potențial risc de atmosferă explozivă;
37. ***, Directiva 2013/29/UE a Parlamentului European și a Consiliului din 12 iunie 2013
privind armonizarea legislației statelor membre referitoare la punerea la dispoziție pe piață
a articolelor pirotehnice (reformare);
38. ***, Directiva 2014/28/UE privind armonizarea legislației statelor membre referitoare la
punerea la dispoziție pe piață și controlul explozivilor de uz civil, transpusă prin HG
nr.197/2016 (a înlocuit Directiva 93/15/CE transpusă prin HG nr.207/2005);
39. ***, Directive 2014/34/EU of the E uropean Parliament and of the Council of 26 February
2014 on the harmonisation of the laws of the Member States relating to equipment and
protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres;
40. ***, EN 100015 -1: Protection of electrosta tic sensitive devices. Part 1: General
requirements, 1992 ;
41. ***, EN 13857 -1:2003, Explosives for civil uses. Part 1: Terminology;
42. ***, EN 13938 -2 Explosives for civil uses – Propellants and rocket propellants -Part 2:
Determination of resistance to elect rostatic energy;
43. ***, ESD STM2.1: ESD association standard test method for the protection of
electrostatic discharge susceptible items – Garments, 1997 ;
44. ***, European research project SMT4 -CT96 -2079 “ The evaluation of the electrostatic
safety of person al protective clothing for use în flammable atmospheres ”;
45. ***, Hotărârea de Guvern nr. 1048/09.08.2006 privind cerințele minime de securitate și
sănătate pentru utilizarea de către lucrători a echipamentelor individuale de protecție la
locuri de muncă;
46. ***, Hotărârea de Guvern nr. 245 din 6 aprilie 2016 privind stabilirea condițiilor pentru
punerea la dispoziție pe piață a echipamentelor și sistemelor de protecție destinate
utilizării în atmosfere potențial explozive (transpune Directiva Europeană 2014 /34/UE –
ATEX);
47. ***, H otărârea de Guvern nr.1058 din 9 august 2006 privind cerințele minime pentru
îmbunătățirea securității și protecția sănătății lucrătorilor care pot fi expuși unui potențial
risc datorat atmosferelor explozive;
48. ***, IEC 61340 -2-1: Electrostatics – Part 2 -1: Measurement methods – Ability of materials
and products to dissipate static electric charge , 2002;
49. ***, IEC 61340 -3-1: Methods for simulation of electrostatic effects – Human body model
(HBM) – Component testing, 2002 ;
50. ***, IEC 61340 -5-1: Protection of electronic devices from electrostatic phenomena –
General requirements, 1998 ;
51. ***, IEC TR 61340 -5-2 Electrostatics -Part 5 -2: Protection of electronic devices from
electrostatic phenomena – User guide , 2018;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

120

52. ***, IEC TS 60079 -32-1:2013+A1:2017 , Atmosfere explozive – Partea 32 -1: Pericole
electrostatice. Ghid (Explosive atmospheres – Part 32 -1: Electrostatic hazards, guidance ),
martie 2017 ;
53. ***, Japanese Industrial Standard JIS L 1094:1997 Testing methods for electrostatic
propensity of woven and knitted fabrics, 1997 ;
54. ***, Legea nr. 319 din 14 iulie 2006 – Legea securității și sănătății în muncă ;
55. ***, Non -binding Guide of Good Practice for implementing of the European Parliament
and Council Directive 1999/92/EC on minimum requirements for improving the safety
and health protection of workers potentially at risk from explosive atmospheres, European
Commission, DG Employment and Social Affairs, Brussels, April 2003;
56. ***, PN 07 -45-02-01 – Metode armonizate de încercare a ca pselor detonante electrice
pentru evaluarea conformității cu cerințele de prevenire a detonării intempestive prin
descărcări electrostatice (ICDE);
57. ***, PN 07 -45-02-13 "Dezvoltarea metodelor de încercare pentru evaluarea
performantelor de protecție la e lectricitatea statică ale echipamentelor individuale de
protecție utilizate în industrie în locuri cu pericol de explozii – MELSTEIP";
58. ***, PN 07 -45-02-55 – Cercetări privind sensibilitatea amestecurilor explozive, a capselor
detonante electrice și a art icolelor pirotehnice pentru vehicole la descărcări electrostatice.
Determinarea energiei minime de aprindere a amestecurilor explozive sau de inițiere a
dispozitivelor pirotehnice .
59. ***, Protective clothing for use in the manufacturing of electrostatic s ensitive devices
(ESTAT -Garments) , EC contract No G6RD -CT-2001 -00615 ;
60. ***, Regulamentul (UE) 2016/425 al Parlamentului European și al Consiliului din 9
martie 2016 privind echipamentele individuale de protecție și de abrogare a Directivei
89/686/CEE a Co nsiliului;
61. ***, Report CENELEC TC 44X Draft R004 -001 – Februarie 1999 „Safety of machinery –
Guidance and recommendations for the avoidance of hazards due to static electricity”;
62. ***, Report Research Recommendations for the use and test of ESD protec tive garments
in electronics industry , VTT Technical Research Centre Of Finland, Report Research
BTUO45 -051338 ESTAT Garments ;
63. ***, Research report Evaluation of existing test methods for ESD garments , Report
Research NO BTUO45 -041224 ESTAT Garments
64. ***, SEMI E78-1102: Electrostatic compatibility – Guide to assess and control
electrostatic discharge and electrostatic attraction for equipment , 2002 ;
65. ***, Shirley Method 202, Test method for measuring static electricity generated when
removing garments f rom the human body, British Textile Technology Group (BTTG),
2002 ;
66. ***, SP-Method 2175, Measurement of decay time of ESD -protective clothing, Rev. 3,
2000;
67. ***, SR EN 1127 -1:2011 – Atmosfere explozive. Prevenirea și protecția la explozii. Partea
1. Con cepte fundamentale și metodologie;
68. ***, SR EN 1149 -1:2006 – Îmbrăcăminte de protecție. Proprietăți electrostatice. Partea
1. Metodă de încercare pentru măsurarea rezistivității de suprafață;
69. ***, SR EN 1149 -2:2003 – Îmbrăcăminte de protecție. Proprietă ți electrostatice. Partea
2. Metodă de încercare pentru măsurarea rezistenței electrice la traversarea materialelor
(rezistență verticală);

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

121

70. ***, SR EN 1149 -3:2004 – Îmbrăcăminte de protecție. Proprietăți electrostatice. Partea
3. Metodă de încercare pent ru măsurarea capacității de disipare a sarcinilor;
71. ***, SR EN 1149 -5:2008 – Îmbrăcăminte de protecție. Proprietăți electrostatice. Partea
5. Cerințe de performanță pentru materiale și cerințe de proiectare;
72. ***, SR EN 13763 -1 – Explozivi pentru uz civi l. Capse detonante și relee întârzietoare.
Partea 1: Cerințe;
73. ***, SR EN 13763 -13:2004 – Explozivi pentru uz civil. Capse detonante și relee
întârzietoare. Partea 13: Determinarea rezistenței capselor detonante electrice la
descărcare electrostatică;
74. ***, SR EN 13857 -1: 2006 – Explozivi pentru uz civil. Partea 1: Terminologie;
75. ***, SR EN 13938 -1:2004 – Explozivi pentru uz civil. Propulsanți și combustibili pentru
rachete. Partea 1: Cerințe;
76. ***, SR EN 13938 -2:2005 – Explozivi pentru uz civil. Propu lsanți și combustibili pentru
rachete. Partea 2: Determinarea rezistenței la energie electrostatică;
77. ***, SR EN 16265:2016 – Articole pirotehnice. Alte articole pirotehnice. Dispozitive cu
aprinder e;
78. ***,SR EN ISO/CEI 17025:2018 – Cerințe generale pentru competența laboratoarelor de
încercări și etalonări .
79. ***, SR EN 1839:2017 – Determinarea limitelor de explozie pentru gaze și vapori și a
concentrației limită de oxigen (CLO) pentru gaze și vapori inflamabili;
80. ***, SR EN 60079 -0:2013 – Atmosfere explozive. Partea 0: Echipamente. Cerințe
generale ;
81. ***, SR EN 60079 -10-1:2016 – Atmosfere explozive. Partea 10 -1: Clasificarea ariilor.
Atmosfere explozive gazoase ;
82. ***, SR EN 60079 -10-2:2015 – Atmosfere explozive. Partea 10 -2: Clasificarea ariilor.
Atmosfere explozive cu praf;
83. ***, SR EN 60079 -20-1:2010 – Atmosfere explozive. Partea 20 -1: Caracteristicile
substanțelor pentru clasificarea gazelor și a vaporilor. Date și me tode de încercare;
84. ***, SR EN 60079 -32-2:2015 – Atmosfere explozive. Partea 32 -2: Pericole electrostatice.
Încercări;
85. ***, SR EN 61340 -2-1:2004 Electrostatică. Partea 2 -1: Metode de măsurare. Capabilitatea
materialelor și produselor de a disipa încărcările electrostatice;
86. ***, SR EN 61340 -4-1:2004/A1:2016 – Electrostatică. Metode de încercare standardizate
pentru aplicații specif ice. Rezistența electrică a pardoselilor și a straturilor de acoperire;
87. ***, SR EN 80079 -36:2016 – Atmosfere explozive. Partea 36: Echipamente neelectrice
pentru atmosfere explozive. Metodă și cerințe de bază;
88. ***, SR EN ISO 20344:2012 – Echipament ind ividual de protecție. Metode de încercare
pentru încălțăminte;
89. ***, Test Method STFI -Reference No. PS 07, Version: 01/03 Rev. A, Test method to
determine the body potential and the charge transfer by wearing of electrostatically
dissipative protective cl othing, 2003 ;
90. ***, www.jci.co.uk

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

122

ANEXA 1

PROCEDUR Ă DE ÎNCERCARE
Determinarea rezistenței la energie electrostatică a propulsanților
și a combusti bililor pentru rachete

1. OBIECT
Procedura descrie modul de efec tuare a încercărilor pentru determinarea rezistenței la
energie electrostatică a propulsanți lor și a combustibil ilor pentru rachete .
Se determină energi a limită, adică nivelul energetic maxim fără reacție sau reacție parțială ,
într-o serie de 20 de încercă ri.

2. DOMENIU DE APLICARE
Această procedură se aplică pentru determinare a rezistenței la energie electrostatică pentru
propulsanți și combustibili solizi conținând o fracție masică de cel puțin 5 % particule care trec
printr -o sită cu ochiuri de 1 mm. Acea stă metodă nu se aplică pulberii negre.

NOT Ă: Dacă fracția masică de particule mai mici de 1 mm este mai mică de 5 %, atunci se
consideră că propulsanții și combustibilii solizi sunt insensibili la energie electrostatică și nu mai
este necesară efectuarea acestei încercări.
3. DOCUMENTE DE REFERINȚĂ
Pentru referințele datate se aplică numai ediția citată. Pentru referințele nedatate se aplică
ultima ediție a documentului la care se face referire (inclusiv amendamentele).
3.1 – EN 13857 -1:2003, Explosives for civil uses. Part 1: Terminology;
3.2 – EN ISO / IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration
laboratories (ISO/IEC 17025:1999);
3.3 – ISO 565, Test sieves; Metal wire cloth, perforated metal plate and electroformed sheet –
nominal sizes of openings.

4. TERMINOLOGIE, ABREVIERI
Pentru scopurile acestui document se aplică termenii și definițiile din standardul EN
13857 -1:2003 și următoarele :
4.1 reacție – producerea unei detonații , pocnituri, scânteie și/sau flacără.
4.2 reacție parțială – schimbarea culorii, deschiderea celulei sau urme de căldură la suprafața
celulei.

5. REGULI DE PROCEDURĂ

5.1.Principiul metodei
Determinarea comportamentului la aplicarea unei descărcări sub formă de scânteie asupra
unui eșantion dintr -un propulsan t sau combustibil pentru rachete . Descărcarea este pur capacitivă
pentru a simula descărcarea electrostatică.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

123

5.2.Aparatură
• Celule și capace . Celula este formată dintr -un disc de material plastic, cu grosimea de (3,0
±0,1) mm, diametrul de (32 ± 1) mm, având un o rificiu central cu diametrul de (6,3 ±0,1)
mm și un disc de cupru cu grosime de aproximativ 1 mm, diametrul de (19 ± 1) mm, care
formează baza celulei. Capacul constă într -un disc de cupru cu grosimea de aproximativ
0,1 mm, diametrul de (16 ± 1) mm, care e ste fixat de partea superioară a discului de
material plastic cu o bandă dublu adezivă;
• Generatorul de energie electrostatică care este echipamentul la scară redusă X Spark 10;
• Sondă de înaltă tensiune;
• Ohmmetru (punte RLC electronică);
• Sondă de curent;
• Osciloscop cu o lățime de bandă > 20 MHz.

5.3.Obiecte de încercat
Se folosesc eșantio ane de 100g cern ute conform metodei de cernere din anexa B a
standardului SR EN 13938 -2. Pentru încercare trebuie utilizată fracția care trece prin sita cu
ochiuri de 1,0 mm, atunci când această fracție este mai mare sau egală cu 5g , în caz contrar,
încercarea nu trebuie efectuată. Eșantionul pentru încercare trebuie condiționat la (20 ± 5) °C și
(60 ± 10) % umiditate relativă, timp de 24 h.

5.4.Mod de lucru
5.4.1. Calibrarea tensiunii și a capacității
• Se conectează ieșirea echipamentului X Spark 10 la sonda de înaltă tensiune ;
• Se reglează din potențiometru cea mai ridicată tensiune care urmează să fie utilizată pentru
încercare ;
• Se descarcă generatorul prin aceeași metodă ca cea utiliza tă pentru încercarea unui
eșantion ;
• Se înregistrează tensiunea în funcție de timp. Curba trebuie să fie puternic atenuată
(descreștere exponențială );
• Se determină Umax de pe curba înregistrată;
• Se calculează constanta de timp τ = RC, utilizând următoarea f ormulă:
𝜏=(𝑡2−𝑡1)∙𝐿𝑛∙𝑈1𝑈2⁄ , 3.2
în care U i este tensiunea și t i este timpul în punctul i al curbei de descărcare exponențială.
Se alege punctul 1 ca fiind 10% din U max și punctul 2 ca fiind 90% din U max;

• Se calculează capacitatea circuitului de descărcare C = τ / R .

5.4.2. Calibrarea circuitului de descărcare
• Se amplasează sonda de curent în circuitul de descărcare ;
• Se șuntează ieșirea generatorului, inclusiv cablul de conectare ;
• Se des carcă generatorul prin aceeași metodă ca cea utiliz ată pentru încercarea unui
eșantion ;
• Se înregistrează curentul în funcție de timp. Curba trebuie să fie ușor atenuată (pseudo –
periodică) ;
• Analiza semnalului ;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

124

• Se determină tensiunea (sau curentul) la cele două extreme ale semnalului pseudo –
periodic. Se aleg cele două extreme încât 0,5 < n < 3, în care n este numărul de pseudo –
perioade între cele două extreme ;
• Se determină pseudo -perioada T pentru cea mai bună exactitate, se calculează T din
valorile lui t pentru care U(t) = 0 (sau l(t) = 0) ;
• Se calculează L (inductanța ) și R (rezistența dinamică) a circuitului de descărcare,
utilizând următoarele formule:
𝐿=𝑇2
𝐶(4𝜋2+𝑎2𝑇2) și 𝑅=2𝑎𝐿; cu 𝑎=2
𝑛𝑇𝐿𝑛|𝑀1|
|𝑀2| , 3.3

în care:
C capacitatea determinată la pct. 5.4.1;
T Pseudo perioada;
 3.14…;
a factorul de atenuare;
n numărul de pseudo -perioade între M 1 și M 2 ;
M1, M2 tensiunea (sau curentul) la extremele 1 și 2.

Fig. 3.7 – Exemplu de înregistrare a unei descărcări (tensiune în funcție de timp).

5.4.3. Încercarea p ropriu zisă

• Se umple celula, adică orificiul din discul de material plastic, cu o parte din eșantion ,
astfel încât capacul să fie în contact cu combustibilul solid, fără să -l preseze. Se închide
celula cu capacul, utilizând banda dublu adezivă și se menți ne la (20 ± 5)°C și (30 ± 10)%
umiditate relativă ;
• Se aș ază celula pe electrodul inferior. Apoi se aduce electrodul superior în contact cu
capacul celulei. Se alege un condensator și se încarcă prin aplicarea unei tensiuni de 10
kV. Apoi se descarcă conden satorul prin electrozi ;
• În timpul încercării și la recuperarea restului de eșantion pentru încercare, se observă dacă
are loc o reacție sau o reacție parțială , adică un eveniment pozitiv.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

125

• Pentru fiecare serie de încercări se utilizează o celulă nouă. Se în cepe cu un nivel
energetic de 5 J (capacitate 0,1 pF). Se încearcă 20 probe din eșantion la un nivel energetic
de 5 J. Dacă se produce o reacție sau o reacție parțială , se oprește încercarea și se trece la
un nivel energetic de 0,5 J (capacitate 0,01 pF) p entru următoarele 20 încercări. Dacă se
înregistrează o reacție sau o reacție parțială , se continuă cu un nivel energetic de 0,05 J
(capacitate 0,001 pF) pentru alte 20 încercări, dacă nu se produce o reacție sau o reacție
parțială .

5.5.Exprimarea rezultatelo r
Se înregistrează rezultatul încercării sub formă de energie limită, adică nivelul energetic
maxim fără reacție sau reacție parțială , într-o serie de 20 de încercări. De exemplu : dacă se obține
o reacție sau o reacție parțială la un nivel energetic de 0,0 5 J, se exprimă energia limită ca < 0,05J.
Rezultatele încercării vor fi menționate în raportul de încercare redactat de responsabilul
de încercare.
6. INCERTITUDINEA MĂSURĂRII
Incertitudinea unei măsurări este un parametru asociat rezultatelor măsurării, car e
caracterizează dispersia valorilor ce pot fi atribuite mărimii măsurate și se obține prin
compunerea tuturor incertitudinilor specifice aferente factorilor ce influențează semnificativ
măsurarea unui parametru ( rezistență electrică, tensiune, curent, etc .).

7. COMPLETAREA FORMULARELOR CU CONSEMNAREA REZULTATELOR
ÎNCERCĂRILOR
Rezultatele finale ale încercărilor sunt consemnate în Raportul de Încercare. Raportul de
încercare trebuie să includă cel puțin următoarele informații :
• Referire la standardul SR EN 139 38-2;
• Identificarea completă a substanței încercate, inclusiv distribuția granulometrică;
• Tratamentul la care a fost supus eșantionul și de către cine;
• Temperatura și umiditatea relativă în timpul încercărilor;
• Rezultatele încercărilor individuale, sub for ma: „fără reacție ”, „reacție parțială ”, sau
„reacție ”;
• energia limită.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

126

ANEXA 2

Extras din noua procedură de încercare acreditată PI – 60: Încercări pentru
caracterizarea electrostatică ( rezistență , conductibilitate, rezistivitate electrică, capacitate
electrică, sarcină electrică, timp de înjumătățire a sarcinii) .

Procedura a fost elaborată de d -nul dr.ing. Florin Păun și de mine pentru a fi inclusă în
procedurile acreditate ale Laboratorului de echipamente Neelectrice Ex, Electrostatică, Materiale
și EIP din cadrul INCD INSEMEX Petroșani.
„ 5.10. Încercarea pentru determinarea timpului de înjumătățire a sarcinii la
materiale textile folosite la confecționarea îmbrăcămintei de protecție

Principiul metodei

Încărcarea eșantionul se efectuează prin e fect de inducție . Un electrod de câmp este
amplasat exact sub eșantionul dispus orizontal, fără a atinge eșantionul . Pe electrodul de câmp
se aplică rapid înaltă tensiune.
Dacă eșantionul este conductiv sau dacă conține elemente conductive atunci pe eșant ion
este indusă sarcină de polaritate opusă celei de pe electrodul de câmp. Câmpul electrodului de
câmp care afectează elementele conductive nu trece prin eșantionul de încercare, iar câmpul care
rezultă se reduce într -un anumit mod care este caracteristic materialului supus la încercare.
Acest efect se măsoară și se înregistrează în spatele eșantionului cu ajutorul unei sonde
corespunzătoare de măsurare a câmpului. Pe măsură ce cantitatea de sarcină indusă pe eșantion
creste , câmpul înregistrat de sonda d e măsurare scade. Această reducere de câmp este folosită la
determinarea timpului de înjumătățire a sarcinii și coeficientului de ecranare.

5.10.1 Aparatură și materiale

Standul de încercare ( fig. 5.10.1 -1) este compus din:
– un electrod de câmp (un d isc metalic cromat cu diametru de 70 ± 1 mm, fixat pe un
suport izolant) (1);
– un inel de susținere (inel metalic cu diametrul interior de 100 ± 1 mm, legat la pământ
și amplasat în jurul unui electrod de câmp) (2);
– un inel de strângere a epruvetei;
– un generator de tensiune capabil să furnizeze electrodului de câmp o tensiune
progresivă de (1 200 ± 50) V în intervalul de 30 μs (o sursa de tensiune de c.c. de 5000 V și un
întrerupător rapid HT) (3);
– o sondă de măsurare a câmpului (un disc metalic cu diametru de (30,0 ± 1 ) mm (4);
– un inel de gardă la pământ (5);
– un electrometru electronic (6);
– un osciloscop (7) pentru înregistrarea datelor temporale care provin de la ieșirea sondei
de măsurare a câmpului, de preferință sub formă grafică. Rezolu ția temporală și timpul de
răspuns al dispozitivului de măsurare este mai mică de 50 μs.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

127

Figura 5.12.1 -1 Schema de principiu a standului de încercare a materialelor textile
cu metoda de încărcare prin inducție

Electrod de câmp
Un disc de oțel inoxidabil lustruit cu diametrul de (70 ± 1) mm fixat pe un suport izolant.
Detaliile sunt arătate în figura 5.12.1 -2.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

128

Figura 5.12.1 -2 – Dimensiunile electrodului de câmp,
ale sondei de măsurare a câmpului, inelului de fixare a eșantionului și dista nțe

1 – sondă de măsurare a câmpului;
2 – inel de gardă;
3 – inel de fixare a eșantionului ;
4 – eșantion de încercare;
5 – inel de sprijin;
6 – electrod de câmp;
7 – circuit electric, conectare la generatorul de tensiune;
8 – circuit electric, conectare l a amplificatorul de sarcină.

Inel de sprijin
Un inel de metal cu diametrul interior de (100 ± 1) mm legat la pământ și amplasat
concentric cu electrodul de câmp (6) – figura 5.12.1 -2. Distanța dintre suprafața de sus a
electrodului de câmp și partea super ioară a inelului de sprijin trebuie să fie de (40 ± 0,1) mm.

Inele de fixare a eșantionului
Eșantionul se fixează între un inel interior și un inel exterior. Inelul exterior care are un
diametru exterior de (250 ± 1) mm și un diametru interior de (220 ± 1 ) mm se leagă la pământ și
se plasează concentric cu electrodul de câmp și inelul de sprijin (5). Inelul exterior este flexibil
și fixează eșantionul .
Legenda
Material foarte
izolant

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

129

Generator de tensiune
Generator piezoelectric sau un alt tip corespunzător de generator care poate prod uce o
tensiune în trepte de (1200 ± 50) V pe electrodul de câmp în intervalul de 30 μs.

Sondă de măsurare a câmpului
Un disc metalic cu diametru de (30,0 ± 1 ) mm, înconjurat de un inel de gardă legat la
pământ și conectat la un amplificator de sarcină. Distanța dintre marginea de jos a sondei de
măsurare și partea superioară a inelului de sprijin trebuie să fie de (50 ± 1) mm.

Amplificatorul de sarcină (electrometru electronic):
– domeniu: 1 pC ÷ 2 nC;
– impedanța de intrare: > 5 × 108 Ω;
– rezoluție : 0,05 pC;
– timp de urcare: 0,2 V/μs;
– tensiune de ieșire : +/- 20 V max.

Dispozitiv de înregistrare
Un mijloc de înregistrare a datelor în relație cu timpul care provin de la ieșirea sondei de
măsurare a câmpului. Precizia în timp și timpul de răspuns al dispozitivului de înregistrare trebuie
să fie mai mici sau egale cu 50 μs și acesta trebuie să poată înregistra întregul domeniu de ieșire
al fieldmetrului.
Exemple de dispozitive corespunzătoare sunt înregistratoarele cu bandă de hârtie,
osciloscoapele c u memorie și înregistratoarele de date/calculatoare prevăzute cu software
corespunzătoare.

Agent de neutralizare antistatică
Un mijloc de neutralizare a sarcinii electrostatice de pe eșantioanele de încercare înainte
de măsurare.

5.10.2 Eșantioane (epruvetă sa u îmbrăcăminte)
Se decupează trei eșantioane cu latura de 300 mm dintr -un eșantion de încercare.
Eșantionul nu trebuie să cuprindă cusături. Ca alternativă, dacă trebuie încercată o îmbrăcăminte
(material) netăiat, atunci măsurările trebuie efectuate în tr ei locuri corespunzătoare pe material
(îmbrăcăminte). Pentru a evita contaminarea eșantionul se ține numai de margini.

5.10.3 Mod de lucru
Determinarea intensității maxime a câmpului fără eșantion
Trebuie efectuat controlul măsurătorii fără eșantion între electrodul de câmp și sonda de
măsurare a câmpului. Se pornește dispozitivul de înregistrare și se cuplează generatorul de
tensiune pentru a aplica tensiunea în trepte pe electrodul de câmp. Sonda de măsurare a câmpului
trebuie să arate valoarea maximă co nstantă Emax.

Măsurarea cu eșantion
Se fixează primul eșantionul sau suprafața de încercare în inelul de fixare și se
poziționează cu inelul de fixare concentric cu inelul de sprijin al eșantionului . Se leagă inelul de
fixare la pământ.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

130

Se elimină orice sarcină electrostatică reziduală semnificativă de pe eșantion cu ajutorul
agentului de neutralizare antistatică și se asigură că sonda de măsurare a câmpului indică zero sau
aproape zero.
Se pornește dispozitivul de înregistrare și se cuplează generatorul de tensiune pentru a se
aplica tensiunea în trepte pe electrodul de câmp.
Se oprește dispozitivul de înregistrare atunci când valoarea citită de sonda de măsurare a
câmpului este cea mai scurtă din următoarele două: valoarea s -a diminuat cel puțin la jumă tate
față de valoarea sa maximă sau după timpul de 30 s.
Se notează din înregistrare valorile ER și t50.
Se îndepărtează eșantionul și se repetă procedura cu celelalte două eșantioane .

5.10.4 Exprimarea rezultatelor
Se calculează valorile medii ale timp ilor de înjumătățire a sarcinii t50 și a coeficientului
de protecție S.
Pentru materiale care nu prezintă efecte de ecranare, ER este egal cu Emax (a se vedea
figura 5.10.4 -1).
Pentru materiale ce prezintă efecte de ecranare, ER este mai mic de Emax (a se vedea figura
5.10.4 -2). Ocazional, la începutul înregistrărilor va apărea un vârf tranzitoriu. Astfel de vârfuri
sunt neglijate la calcularea ER.

Legenda

X – Timp
Y – Intensitatea câmpului (unități relative)

Figura 5.10.4 -1- Exemplu de înregistrare a măsurării descărcării pentru materiale
disipative fără efect de ecranare

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

131

Legenda

X – Timp
Y – Intensitatea câmpului ( unități relative)

Figura 5.12.4 -2- Exemplu de înregistrare a măsurării descărcării pentru materiale cu
efect de ecranare

Dacă ER < Emax/2 atunci t50 este înregistrat ca < 0,01 s. Dacă câmpul indicat nu a scăzut
la Emax/2 în timp de 30 s, atunci t50 este înregistrat ca > 30 s.

5.10.5 Incertitudinea măsurării

Incertitudinea unei măsurări este un parametru asociat rezultatelor măsurăr ii, care
caracterizează dispersia valorilor ce pot fi atribuite mărimii măsurate și se obține prin
compunerea tuturor incertitudinilor specifice aferente factorilor ce influențează semnificativ
măsurarea unui parametru ( rezistență electrică).
Incertitudine a de măsurare se calculează conform PS 13 – Evaluarea și exprimarea
incertitudinii de măsurare, respectiv modelului de calcul din anexa 10.3.

5.10.6 Completarea formularelor cu consemnarea rezultatelor încercărilor.

Rezultatele parțiale obținute în timp ul efectuării încercării se vor consemna în Fișa de
înregistrări primare (anexa 10.1).
Rezultatele obținute se consemnează apoi în Raportul de încercare conform modelului
din anexa 1 la PS – 06.

5.10.7 Păstrarea eșantioanelor

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

132

După efectuarea încercărilo r obiectele de încercat se depozitează în locuri amenajate în
acest scop ținând -se seama de informațiile cuprinse în instrucțiunile elaborate de fabricant (dacă
există) și din documentația acestora.
Depozitarea obiectelor de încercat se face astfel încât s ă nu fie afectate caracteristicile
și integritatea acestora pe tot parcursul depozitării, fără să îngreuneze posibilitatea identificării
și fără a fi posibilă descompletarea sau sustragerea acestora.”

Au fost reproduse paginile 37 ÷ 43 din procedura PI -60 a Grupului de Laboratoare GLI de
pe lângă INCD INSEMEX Petroșani.

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

133

ANEXA 3

LISTA ARTICOLELOR ȘI LUCRĂRILOR ȘTIINȚIFICE PUBLICATE ÎN URMA
CERCETĂRILOR DOCTORALE

1. Articole publicate în reviste indexate Web of Science -WoS (ISI)

[1] Jurca, AM (Jurca , Adrian Marius); Ghicioi, E (Ghicioi, Emilian); Paun, F (Paun, Florin);
Gabor, D (Gabor, Dan); Lupu, L (Lupu, Leonard), „MODERNIZATION OF THE TEST
METHOD FOR NON -SPARKING MATERIALS INTENDED FOR USE IN EXPLOSIVE
AREAS”, ENVIRONMENTAL ENGINEERING AND MANAG EMENT JOURNAL Volume:
18 Issue: 4 Pages: 847 -852 Published: APR 2019, Accession Number: WOS:000469992200010 ,
ISSN: 1582 -9596 , elSSN: 1843 -3707 ;

[2] Gabor, D (Gabor, Dan); Radu, SM (Radu, Sorin Mihai); Ghicioi, E (Ghicioi, Emilian);
Paraian, M (Paraian, Mi haela); Jurca, AM (Jurca, Adrian Marius); Vatavu, N (Vatavu, Niculina);
Paun, F (Paun, Florin); Popa, CM (Popa, Catalin Mihai) , “Study of methods for assessment of
the ignition risk of dust/air explosive atmospheres by electrostatic discharge ”, QUALITY –
ACC ESS TO SUCCESS Volume: 20 Pages: 93 -98 Supplement: 1 Published: JAN 2019 ,
Accession Number: WOS:000459686300016 , ISSN: 1582 -2559 ;

[3] Popa, CM (Popa, Catalin Mihai); Nan, SM (Nan, Silviu Marin); Paraian, M (Paraian,
Mihaela); Jurca, AM (Jurca, Adrian Mari us); Paun, FA (Paun, Florin Adrian); Lupu, L (Lupu,
Leonard); Vatavu, N (Vatavu, Niculina); Gabor, D (Gabor, Dan) , “Study of explosive
characteristics of combustible powders”, QUALITY -ACCESS TO SUCCESS Volume: 20
Pages: 201 -206 Supplement: 1 Published: JAN 2019, WOS:000459686300035 , ISSN: 1582 –
2559 ;

[4] Ghicioi, E (Ghicioi, Emilian); Gaman, GA (Gaman, George Artur); Vlasin, N (Vlasin,
Nicolae); Pasculescu, VM (Pasculescu, Vlad Mihai); Gabor, D (Gabor, Dan) , „PREVENTION
OF ACCIDENTAL POLLUTION WITH COMBUSTI ON GASES AFTER THE
OCCURRENCE OF EXPLOSIONS ”, ENVIRONMENTAL ENGINEERING AND
MANAGEMENT JOURNAL Volume: 16 Issue: 6 Pages: 1289 -1294 DOI:
10.30638/eemj.2017.136 Published: JUN 2017 , Accession Number: WOS:000409071500007 ,
ISSN: 1582 -9596 , elSSN: 1843 -3707 ;

[5] Lupu, L (Lupu, Leonard); Paraian, M (Paraian, Mihaela); Paun, FA (Paun, Florin Adrian);
Jurca, A (Jurca, Adrian); Vatavu, N (Vatavu, Niculina); Gabor, D (Gabor, Dan) ,
„Implementation of new tools to calculate dispersed volume of combustible gases to ac hievement
classification of hazardous areas ”, QUALITY -ACCESS TO SUCCESS Volume: 18 Pages: 240 –
243 Supplement: 1 Published: JAN 2017 , Accession Number: WOS:000417405000043 , ISSN:
1582 -2559 .

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

134

2. Lucrări științifice publicate în volumele unor manifestări științifice indexate Web of
Science -WoS (ISI)

[1] Vatavu, N (Vatavu, Niculina); Paun, FA (Paun, Florin -Adrian); Jurca, AM (Jurca, Adrian –
Marius); Lupu, L (Lupu, Leonard); Gabor, D (Gabor, Dan) , “RESEARCH REGARDING
DEVELOPMENT OF MECHANICAL TESTING METHODS FOR MINE ELECTRIC
CABLES HAVING IN VIEW THEIR CERTIFICATION IN VOLUNTARY FIELD ”, 16TH
INTERNATIONAL MULTIDISCIPLINARY SCIENTIFIC GEOCONFERENCE, SGEM
2016: SCIENCE AND TECHNOLOGIES IN GEOLOGY, EXPLORATION AND MINING,
VOL II Book Series: International Multid isciplinary Scientific GeoConference -SGEM Pages:
743-750 Published: 2016 , Accession Number: WOS:000395499700097 , ISSN: 1314 -2704 ,
ISBN: 978 -619-7105 -56-8.

3. Cărți publicate în țară

[1] Colectiv autori, Gabor Dan , sa, “ Cerințe specifice pentru instalați ile care funcționează în
medii cu atmosferă explozivă, altele decât minele ”, Editura I.N.S.E.M.E.X., 2018 , ISBN 978 –
606-8761 -09-1;

[2] Găman G.A., Gabor D ., sa., “Ghidul național privind stabilirea cerințelor de securitate și
sănătate în muncă, pentru age nții economici care operează cu substanțe/ produse/ bunuri capabile
să genereze atmosfere explozive/ toxice, sau prezintă caracteristici detonante/ deflagrante
Editura INSEMEX, Petroșani, România, 2018, ISBN* 978 -606-8761 -26-8;

4. Lucrări științifice publicate în volumele unor manifestări științifice din țară

[1] Leonard Lupu, Mihaela Părăian, Florin Adrian Păun, Adrian Jurca, Niculina Vătavu, Dan
Gabor , “Implementation of new tools to calculate dispersed volume of combustible gases to
achievement classi fication of hazardous areas ”, 7th International Multidisciplinary Symposium
„UNIVERSITARIA SIMPRO" , 2016 , Conference Proceedings , ISSN –L 1842 – 4449 , ISSN
2344 – 4754 ;

[2] Niculina Vătavu, Mihaela Părăian, Florin Adrian Păun, Adrian Jurca, Dan Gabor , Leo nard
Lupu , “Considerations regarding the mechanical strength to torsion and simultaneous bending
for the mining electrical cables ”, 7th International Multidisciplinary Symposium
„UNIVERSITARIA SIMPRO" , 2016 , Conference Proceedings , ISSN –L 1842 – 4449 , ISSN
2344 – 4754 ;

[3] Adrian Marius Jurca, Emilian Ghicioi, Florin Păun, Dan Gabor , Leonard Lupu , “Research
on the modernization of the test method for non -sparking materials intended for use in explosive
atmospheres ”, 8th International Symposium Occupational Health and Safety – SESAM 2017
Proceedings of the Symposium, vol II , ISSN 1843 -6226 ;

[4] Florin Adrian Păun, Sorin Burian, Adrian Marius Jurca, Dan Gabor , Sorin Mihai Radu ,
Leonard Andrei Lupu, “Research regarding on the ignition risk of explosive mixtur es by
electrostatic discharges ”, 8th International Symposium Occupational Health and Safety –
SESAM 2017 , Proceedings of the Symposium, vol II , ISSN 1843 -6226 ;

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

135

[5] Alin Irimia, Sorin Burian, Florin Păun, Dan Gabor , Marius Darie , “Testing the temperature
proof of self -contained breathing apparatus, based on compressed air ”, 8th International
Multidisciplinary Scientific Symposium „UNIVERSITARIA SIMPRO” 2018, Pag. 105÷108 ,
Conference Proceedings , ISSN –L 1842 – 4449 , ISSN 2344 – 4754 ;

[6] Edward Gheorghiosu, Emilian Ghicioi, Robert Laszlo, Attila Kovacs, Cristian Rădeanu, Dan
Gabor , “Checking the quality of the electric igniter – pyrotechnic article of category P1, by
laboratory methods applied to determine the sensitivity to electrostatic discharge ”, 8th
International Multidisciplinary Scientific Symposium , „UNIVERSITARIA SIMPRO” 2018,
Pag. 141÷144 , Conference Proceedings ISSN –L 1842 – 4449 , ISSN 2344 – 4754 ;

[7] Dan Gabor, Radu Sorin Mihai , Emilian Ghicioi, Mihaela Părăian, Adrian Marius Jurca,
Niculina Văt avu, Florin Păun, Cătălin Mihai Popa , “Study of methods for assessment of the
ignition risk of dust/air explosive atmospheres by electrostatic discharge ”, 8th International
Multidisciplinary Scientific Symposium , „UNIVERSITARIA SIMPRO” 11 -13 October 2018,
Pag. 157÷162 , Petroșani, România , Conference Proceedings ISSN –L 1842 – 4449 , ISSN 2344 –
4754 ;

[8] Florin Adrian Păun, Mihaela Părăian, Adrian Marius Jurca, Dan Gabor , Niculina Vătavu,
Cătălin Mihai Popa , “Selection of personal protective equipment for us e in potentially explosive
atmospheres ”, 8th International Multidisciplinary Scientific Symposium „UNIVERSITARIA
SIMPRO” 11 -13 October 2018, Petroșani, România , Conference Proceedings ISSN –L 1842 –
4449 , ISSN 2344 – 4754 ;

[9] Cătălin Mihai Popa, Silviu Ma rin Nan, Mihaela Părăian, Adrian Marius Jurca, Florin Adrian
Păun, Leonard Lupu, Niculina Vătavu, Dan Gabor , “Study of explosive characteristics of
combustible powders ”, 8th International Multidisciplinary Scientific Symposium
„UNIVERSITARIA SIMPRO” 11 -13 October 2018, Petroșani, România , Conference
Proceedings ISSN –L 1842 – 4449 , ISSN 2344 – 4754 ;

[10] Niculina Vatavu, Emilian Ghicioi, Sorin Vatavu, Mihaela Paraian, Adrian Jurca, Florin
Paun, Dan Gabor , Mihai Popa , „Research on the identification of the dangers of dust and water
entering equipment for potentially explosive atmospheres ”, 8th International Multidisciplinary
Scientific Symposium „UNIVERSITARIA SIMPRO” 11 -13 October 2018, Petroșani, România
Conference Proceedings ISSN –L 1842 – 4449 ; ISSN 234 4 – 4754 ;

[11] Dan Sorin Gabor, Mihaela Paraian, Emilian Ghicioi, Mihai Popa, Florin Adrian Paun,
Niculina Vatavu , “Sensitivity to ignition by electrostatic discharge of explosive dust / air
mixtures ”, 9th Edition of the International Symposium on Occupat ional Health and Safety –
SESAM , Petrosani, on October 3rd 2019 .

5. Lucrări științifice publicate în volumele unor manifestări științifice din străinătate

[1] Adrian Jurca, Florin Adrian Paun, Mihaela Paraian, Dan Gabor , Leonard Lupu , “Study of
influence factors of determination the explosive characteristics to the air ”, 18th International

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

136

Multidisciplinary Scientific GeoConference – SGEM 2018 , Pag. 819÷826 , Conference
Proceedings Vol. 18, ISSUE 1.4, ISBN 978 -619-7408 -38-6, ISSN 1314 -2704 ;

[2] Florin Pau n, Danut Grecea, Lucian Moldovan, Dan Gabor , Niculina Vatavu , “Study of the
influence factors for quality assurance of determination tests of charge decay time for antistatic
textile materials ”, 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference – SGEM 2018 ,
Pag. 835÷842 , Conference Proceedings , Vol. 18, ISSUE 1.4, ISBN 978 -619-7408 -38-6, ISSN
1314 -2704 ;

[3] Adrian Jurca, Dan Gabor, Florin Adrian Păun, Niculina Vătavu, Mihaela Părăian ,
“Comparative study having in view the methods of determinat ion the minimum ignition energy
of the air/combustible dust mixtures ”, 19th International Multidisciplinary Scientific
Geoconference SGEM 2019 , 28 June – 7 July , Conference Proceedings Vol. 19 Science and
Technologies in Geology, Exploration and Mining ISS UE 1.3, pag.127 -134, ISBN 978 -619-
7408 -78-2, Albena Resort & Spa, Bulgaria ;

6. Premii obținute la manifestări științifice din țară și din străinătate

[1] Dr. ing. Emilian Ghicioi, Dr.ing. George Artur Găman, Dr. ing. Constantin Lupu, Dr.ing.
Sorin Buria n, Dr.ing. Mihaela Părăian, Drd. Chim. Maria Prodan, Ing. Dan Sorin Gabor , Dr.ing.
Vlad Păsculescu, Dr.ing. Nicolae Vlasin, Drd. Chim. Andrei Szollosi Moța, Drd.ing. Marius
Șuvar, Drd.ing. chim. Irina Vasilica Nălboc , „Sistem integrat de măsurare simultană a vitezelor
de propagare a frontului flăcării și a undei de presiune în cazul exploziilor ”, premiile obținute
sunt:
– Diplomă de Excelență PRO INVENT la Salonul Internațional de inventică PRO INVENT ,
Ediția a XIV -a, 2016, Cluj Napoca, România ;
– Diplomă și Medalia de Aur la Salonul Internațional de Invenții și Inovații ,,TRAIAN VUIA”
Timișoara ediția II, 2016 ;
– Diplomă și Medalia de Aur – Salonul Internațional de Inventică „INVENTICA 2017” , ediția
a XXI -a Iași, România, 28 – 30 iunie 2017.

[2] Drd.chim.Maria Prodan, Dr.ing.Găman George Artur, Dr.ing.Ghicioi Emilian, Dr.ing.Lupu
Constantin, Dr.ing. Cioclea Doru, Dr.ing.Păsculescu Vlad, Ing. Gabor Dan , dr.ing.Vlasin
Nicolae, Dr.ing.Jurca Adrian, Drd.chimSzollosi Mota Andrei, Drd.ing. Chim.Nălboc Ir ina,
Drd.ing.Șuvar Marius , “Stand pentru determinarea limitelor de explozie pentru vaporii
lichidelor inflamabile ”, premiile obținute:
– Diplomă și Medalia de Aur la Salonul Internațional al Cercetării, Inovării și Inventicii PRO
INVENT a XV -a ediție , Cluj–Napoca, 22 – 24 martie 2017 ;
– Diplomă și Medalia de Aur la Salonul Internațională de Inovații – INNOVA Barcelona, Spania ,
4 – 6 mai 2017 ;
– Diplomă și Medalia de Aur la Salonul Internațional de Invenții și Inovații ,,TRAIAN VUIA”
Timișoara ediția II, 2016 ;
– Diplomă și medalia de aur la Salonul Internațional de Inventică „INVENTICA 2017” , ediția
a XXI -a, Iași, România , 28 – 30 iunie 2017 .

[3] Adriana Andris, George Artur Găman, Constantin Lupu, Emilian Ghicioi, Sorin Constantin
Burian, Marius Darie, Csaszar Tiberiu, Lucian Moldovan, Ioan Cosmin Colda, Daniela Botar,

Cercetări privind riscul de explozii prezentat de electricitatea statică în medii industriale

137

Dănuț Grecea, Dan Gabor , Daniela Pupăzan , “Stand de încercare la aprindere a componentelor
mici din echipamentele destinate utilizării în atmosfere explo zive”, premiile obținute sun t:
– Diplomă și Medalia de Argint precum și Diplomă de excelență – CORNELIUGROUP la
Salonul Internațional de Invenții și Inovații ,,TRAIAN VUIA” Timișoara, ediția a IV -a, 13 – 15
iunie 2018 ;
– Diplomă și medalia de aur la Salonul Internațional de Inv entică „INVENTICA 2018” , ediția
a XXII -a Iași, România , 27 – 29 iunie 2018 ;
– Medalia de aur și Diplomă de Excelență la Salonul Internațional al Cercetării Științifice,
Inovării și Inventicii PRO INVENT , 20-22 Martie 2019, Cluj Napoca .

[4] Maria Prodan, Emilian Ghicioi, George Artur Găman, Constantin Lupu, Vlad Păsculescu,
Nicolae Vlasin, Adrian Jurca, Angelica Călămar, Dan Gabor , Andrei Szollosi -Mota, Irina
Nălboc, Marius Șuvar , “Sistem universal pentru determinarea energiei minime de aprindere a
amestec urilor explozive aer – substanțe inflamabile ”, premiile obținute sunt:
– Diplomă și Medalia de Aur la Salonul Internațional de Invenții și Inovații ,,TRAIAN VUIA”
Timișoara, ediția a IV -a, 13 – 15 iunie 2018 ;
– Diplomă și Medalia de Aur la Salonul Int ernațional de Inventică „INVENTICA 2018” ediția
a XXII -a, Iași, România, 27 – 29 iunie 2018 ;
– Pemiu special din partea APIR la Salonul Internațional de Invenții de la GENEVA , 10-14
Aprilie 2019 , Geneva – Elveția ;
– Medalia de Aur la Euroinvent Europea n Exhibition of Creativity And Innovation , 16-18 Mai
2019 , Iași.

Drd.ing. Dan Gabor