Opasnost od statičkog elektriciteta u kući i automobilu    

Pripremila Dr. med. Nataša Kozar    

Graham Hearn, tehnički direktor Wolfson Elektrostaticsa, razmatra dve ozbiljne svakodnevne opasnosti, tzv. opasnu prašinu i požare u potencijalno agresivnim sredinama, koje mogu biti uzrokovane statičkim elektricitetom i mogućnosti njihovog otklanjanja.

Opasna prašina

U našim domovima, na radnim mestima, čak i na putu od kuće do posla, konstantno udišemo mikroskopske čestice. U zatvorenom prostoru, ove čestice prašine mogu sadržati alergene poreklom od kućnih ljubimaca i feces grinja koje žive u kućnoj prašini. U spoljnoj sredini, fina atmosferska prašina može sadržati čestice poreklom od sagorevanja goriva i polen. Ove čestice, zahvaljujući izuzetnoj finoći (većina ih je manja od 10 mikrona u dijametru ), sposobne su da prodru duboko u pluća, uzrokujući astmu i druge bronhijalne probleme. Veličina i značaj ovih problema su ogromni. Na primer, 1993. god. troškovi lečenja astme koje je imala Nacionalna Zdravstvena Služba ( National Health Service) Velike Britanije iznosili su 347 miliona funti, što predstavlja 11% cene svih izdatih lekova. U Zapadnoj Evropi došlo je do alarmantnog porasta novoobolelih od astme, naročito u dece, dok samo u Velikoj Britaniji oboli prosečno svaka sedma odrasla osoba.

Savremeni domovi obično održavaju relativnu vlažnost vazduha između 50 i 80 %, i temperaturu vazduha oko 25 stepeni Celzijusa. Ovi uslovi u kombinaciji sa "tepisima od zida do zida", centralnim grejanjem, duplim vakuumiranim prozorima i tapaciranim nameštajem, stvaraju idealne uslove za naseljavanje grinja. Grinje se hrane odumrlim ćelijama ljudske kože i odrasle jedinke obično dostižu dužinu od 400 mikrona.Svaka može stvoriti 20 fekalnih kuglica dnevno, veličine 10-40 mikrona.

Mnogima je iznenađujuće da su naša prebivališta najčešće kolonizovana grinjama, a tipičan nivo rasprostranjenosti je 100 000 grinja po kvadratnom metru tepiha. Jedno od najzastupljenijh mesta za naseljavanje grinja su tepisi, sa sitnom prašinom duboko u vlaknima tepiha ili blizu gornje površine osnove tepiha. Samo hodanjem po tepihu možete pokrenuti ove čestice prašine dovoljno da se nađu u vazduhu, sa posledičnim rizikom od njihove inhalacije. Paradoksalno, čišćenje tepiha vakuumskim usisivačem može pogoršati problem podizanjem ovog nataloženog sloja prašine (neke čestice koje sadrže alergene su toliko sitne da mogu proći kroz kesu i filtere vakuumskog usisivača i tako se rasprše u vazduhu). Čak se ne preporučuju ni sistemi sa vlažnim čišćenjem, zato što povećanjem vlažnosti stvaraju uslove koji odgovaraju grinjama.

Sve ovo vodi potrebi totalne promene filozofije o mogućnosti izbegavanja kućnih alergena. Na Odseku za elektrotehniku (Electrical Engineering Department) Univerziteta u Sauthemptonu istraživanje je bilo posvećeno razvitku načina prevencije inhalacije alergena kao alternativi upotrebe lekova.

Jedan metod, koji je do sada dao obećavajuće rezultate koristi elektrostatičke sile privlačenja da zadrže alergogene čestice unutar tepiha, čime se onemogućava prisustvo prašine u vazduhu. Na ovaj način se momentalno smanjuje rizik od inhalacije. Istraživački rad na Univerzitetu u Sauthemptonu je proučavao mogućnost upotrebe elektriciteta u cilju uspostavljanja stalnog elektrostatičkog napona u vlaknima tepiha ili njegovoj pozadini. Ovo se može uporediti sa permanentnim magnetom, ali umesto uspostavljanja permanentne magnetne polarizacije, električni napon unutar vlakna tepiha permanentno stvara električni dipol. Ova tehnika se već uveliko koristi za filtraciju i naročito je podobna za taloženje respirabilne prašine.

Preliminarna ispitivanja na Univerzitetu u Sauthemptonu su već pokazala da veća količina naelektrisanih vlakana čupavih tepiha povećava retenciju čestica prašine sa sledstvenim poboljšanjem retencije alergogenog sadržaja.

Očigledno je da konstantno taloženje čestica prašine unutar tepiha neizbežno dovodi do povećanja količine prašine u njemu, što eventualno može postati glavni kućni higijenski problem. Jedan preporučljiv način rešenja ovog problema je da se pređe na koncept naelektrisanog tepiha niske alergogenosti koji funkcioniše kao filter. Ovakvi tepisi ne moraju biti visokog kvaliteta, a niska cena raspoloživih proizvoda je prihvatljiva, naročito u visoko rizičnim prostorima, kao što su dečje sobe,porodilišta i bolnice.

Rezime:

Dobro je poznato da se elektrostatičke sile mogu koristiti za taloženje čestica prašine iz vazduha, a primeri ovog efekta se mogu naći u gotovo svakom domaćinstvu. TV aparati generišu visoki napon koji stvara električno polje izmeću TV-a i okolnih površina. Ovo električno polje utiče na čestice prašine iz vazduha i ima tendenciju da ih taloži na ekran, kućište TV-a i okolne površine. Uobičajeno je da se veoma tanak sloj prašine nakupi na ekranu TV-a posle njegovog isključivanja od nekoliko časova.

Kada bi se ova prašina podvrgla analizi gotovo sigurno bi bili nađeni delovi kuglica od izmeta grinja koje žive u kućnoj prašini - materijal koji je identifikovan kao jedan od vodećih alergena, uzročnika astme.

Požari u potencijalno agresivnim sredinama

Tokom ranih devedesetih, zdravstveni i službenici bezbednosti u Nemačkoj su zabeležili pojavu preko trideset požara tokom punjenja rezervara automobila na benzinskim pumpama. Slični incidenti su se javili i u drugim evropskim državama, dok je u Velikoj Britaniji zabeleženo nekoliko takvih incidenata. Sledstvena istraživanja od srane Wolfson Electrostaticsa i PTB u Nemačkoj su uzrok pripisale statičkom elektricitetu sa dodatnim faktorima koji su doprineli nesreći, kao što su pumpa za gorivo sa brizgalicom, materijal od kojeg je napravljeno vozilo i površinski sloj parkirališa. Skorašnji sličan incident koji se dogodio u Velikoj Britaniji je zabeležen na kameri koja obezbeđuje parking. Sa video zapisa nemoguće je ustanoviti uzrok požara. Sve što se moglo videti je plamen koji kulja iz rezervoara za gorivo vozila, što je uzrokovalo veliku uznemirenost osobe koja je punila rezervoar, srećom bez fizičkih povreda.

Istraživanje od strane Wolfson Elektrostaticsa dovelo je do nekih zanimljivih otkrića.

Većina ljudi je iskusila neprijatan udar statičkog elektriciteta od strane savremenih vozila i većina ljudi za to krivi automobil. Istina je da vozila mogu dostići napon od nekoliko hiljada volti dok su u pokretu. Uz to, gume i površina puta su u elektrostatičkim odnosima relativno električki provodljivim. Zajednički rad Wolfson Elektrostaticsa i Asocijacije za istraživanja u industriji motora (Motor Industry Research Association - MIRA ) je obuhvatio merenje tranzitornog napona koje vozilo razvije na traci MIRA testa i zabeleženo je 5000 volti ili više. Ovaj elektrostatički napon, međutim, padne na nulu za manje od 1s po zaustavljanju vozila. Za električni udar koji su putnici iskusili izlazeći iz vozila pre je odgovoran elektrostatički napon koji se razvio na njima samima nego na vozilu. Izlaskom iz vozila i dodirivanjem metalnih vrata vozila svara se varnica koja prelazi sa njihovih naelektrisanih tela na vozilo i Zemljin potencijal, pre nego obrnutim redosledom. U ovoj situaciji generiše se statički elektricitet trenjem odeće putnika i sintetičkog materijala od kojeg su napravljena sedišta. Pošto je putnik potpuno izolovan od kontakta sa zemljom (plastični volan, plastična papučica za gas, sintetički pod, sintetička sedišta) ne postoji način da se naelektrisanje sprovede. Ako pri tome osoba nosi sintetičku obuću ili je površinski sloj prilaza pumpi od materijala koji je elektroizolator, dešava se da osoba odšeta od vozila do pumpe noseći sa sobom visok nivo statičkog elektriciteta.

Energija varnice potrebna da zapali isparljive gasove iz nafte je oko 0,25miliJ.

Istraživanjem koje je sprovela MIRA je pronađeno da energija varnica koje generišu ljudi dok izlaze iz kola može dostići 100miliJ. Sada je očigledno kako može doći do nesreće.

Postoji jedna bitna razlika između benzinskih pumpi u Velikoj Britaniji i kontinetalnoj Evropi. U Britaniji nemoguće je ostaviti pumpu ukjučenu samu, tako da osoba tokom sipanja goriva svo vreme ostaje u kontaktu sa zemljinim potencijalom preko konstantnog kontakta sa uzemljenom brizgalicom i okidačem. U nekim evropskim zemljama moguće je da se pumpa ostavi sama dok dovodi gorivo i da se osoba vrati u unutrašnjost kola, čime se ponovo stvara statički elektricitet na telu kliženjem preko sedišta. Po povratku do pumpe varnica se može stvoriti u prisustvu isparenja benzina. Nekima od gore pomenutih incidenata u Nemačkoj je pripisan ovaj sled događaja.

U današnje vreme sve veći broj delova za vozila se pravi od plastike. Ovo se odnosi i na unutrašnje i na spoljašnje delove. Jedan od najvećih pojedinačnih plastičnih delova je rezervoar za gorivo. Postoji značajan inženjerski napredak u konstrukciji plastičnog rezervoara za gorivo, umesto dotadašnjeg metalnog. Međutim, upotreba visoko elektroizolacionog materijala, kao što je plastika u blizini jako zapaljivih gasnih isparenja benzina, nameće pitanje nesreća izazvanih elektrostatičkim varničenjem. U ovom slučaju za stvaranje elektrostatičkog napona nisu odgovorni vozilo ili putnik, već pumpanje velikom brzinom benzina u rezervoar. Mnoga goriva inače slabe električne provodljivosti ipak imaju električnu provdljivost ispod 100 picoSimensa po metru. Ovo im omogućava optimalne uslove za generisanje elektrostatičkog potencijala. Relativno neprovodljive tečnosti, kao što je nafta kada se pumpa kroz dovod za gorivo i filtere, mogu razviti iznenađujuće visok nivo statičkog elektriciteta.

Sam plastični rezervoar za gorivo, kada se montira u vozilo je relativno složene građe i sadrži mnoge metalne komponente kao što su pumpe, opruge, ventili i spojnice. Statički elektricitet generisan uticanjem goriva u rezervoar može se lako sprovesti do ovih delova ako nisu uzemljeni.

Varnice od neuzemljenih metalnih delova u i oko rezervoara goriva su odgovorne za veliki broj požara koji su zahvatili vozila i ovo je izgleda bio uzrok nedavnog incidenta u Britaniji.Vodeće automobilske kompanije shvativši opasnost od statičkog elektriciteta su uvele obaveznu proceduru u cilju procene i eliminisanja nesreća usled paljenja plastičnih rezervoara. Svaki novi model se rigorozno testira.

Sve nedoumice o statičkom elektricitetu i požarima na parkiralištima, međutim još nisu potpuno razrešene.