الکتریسیته ساکن نوعی انرژی الکتریکی است که از تجمع بارهای الکتریکی بر سطح اجسام ناشی می‌شود. این بارها معمولاً در اثر تماس و جدایش، سایش یا اصطکاک میان مواد مختلف شکل می‌گیرند و تا زمانی که تخلیه نشوند، روی سطح باقی می‌مانند. برخلاف جریان الکتریسیته در مدارهای بسته، الکتریسیته ساکن معمولاً به‌صورت ناگهانی و در قالب یک تخلیه سریع آزاد می‌شود.

شناخت این پدیده و پیامدهای آن به‌ویژه در فضاهای صنعتی اهمیت زیادی دارد، چرا که می‌تواند منجر به آتش‌سوزی، انفجار، اختلال در عملکرد تجهیزات حساس یا حتی آسیب‌های جسمی به افراد شود. یکی از مؤثرترین روش‌های کنترل این خطر، استفاده از دستگاه ارت برای تخلیه ایمن بارهای الکتریکی است. در این مقاله به‌طور کامل با فرآیند شکل‌گیری الکتریسیته ساکن، خطرات آن در صنایع و محیط‌های حساس و راهکارهای ایمن‌سازی و کنترل آن آشنا خواهید شد.

پیشنهاد مطالعه: خطرات الکتریسیته ساکن در صنعت نفت

الکتریسیته ساکن چیست؟

الکتریسیته ساکن یا برق ساکن، حالتی از انرژی الکتریکی است که در آن بارهای الکتریکی روی سطح اجسام جمع می‌شوند و در یک نقطه ثابت باقی می‌مانند. برخلاف جریان برق که به‌ صورت پیوسته در مدارها حرکت می‌کند، بارهای ساکن تا زمانی که شرایطی برای تخلیه آن‌ ها فراهم نشود، جابجا نمی‌شوند. این پدیده معمولاً زمانی رخ می‌دهد که دو جسم با یکدیگر تماس پیدا کرده و سپس از هم جدا شوند، یا بر اثر سایش و اصطکاک میان آن‌ها، الکترون‌ها از یک جسم به جسم دیگر منتقل ‌شوند. در نتیجه، یکی از اجسام دارای بار منفی (به دلیل جذب الکترون) و دیگری دارای بار مثبت (به دلیل از دست دادن الکترون) خواهد شد.

علاوه بر این، القای الکتریکی نیز می‌تواند بدون تماس مستقیم بین اجسام، منجر به ایجاد بار الکتریکی در مواد رسانا شود. در چنین حالتی میدان‌های الکتریکی اطراف، موجب توزیع غیریکنواخت بار در جسم هدف می‌شوند.

تفاوت اساسی بین الکتریسیته ساکن و جریان برق در این است که در جریان برق، الکترون‌ها به‌طور مداوم در یک مسیر بسته حرکت کرده و انرژی را منتقل می‌کنند، اما در الکتریسیته ساکن، بارهای الکتریکی بدون جابه‌جایی، روی سطح اجسام باقی می‌مانند و تنها در صورت برخورد با یک رسانا یا زمین، به‌صورت ناگهانی تخلیه می‌شوند.

روش‌ های تولید الکتریسیته ساکن

الکتریسیته ساکن زمانی تولید می‌شود که بارهای الکتریکی روی سطح اجسام تجمع پیدا کنند. این بارها می‌توانند در نتیجه فرآیندهای مختلف فیزیکی یا صنعتی ایجاد شوند که به‌طور کلی به دو دسته روش‌های عمومی و روش‌های صنعتی تقسیم می‌شوند.

روش‌های عمومی تولید الکتریسیته ساکن

• تماس و جدایش اجسام: وقتی دو جسم با هم تماس پیدا کرده و سپس از یکدیگر جدا می‌شوند، ممکن است الکترون‌ها بین آن‌ها منتقل شوند و موجب ایجاد بار الکتریکی روی سطح هر دو جسم شوند.
• اعمال فشار یا کشش: وارد کردن نیروی مکانیکی (مانند فشار یا کشش) به یک جسم می‌تواند باعث جابه‌جایی بارهای الکتریکی و تولید الکتریسیته ساکن شود.
• تغییر ناگهانی دما: سرد یا گرم شدن سریع یک جسم باعث تغییر توزیع الکترون‌ها در سطح آن می‌شود که می‌تواند به تشکیل بارهای ساکن منجر شود.
• سایش و اصطکاک: مالیدن دو سطح به یکدیگر (مثلاً مالیدن پلاستیک به پارچه) الکترون‌ها را از یک جسم به جسم دیگر منتقل کرده و بارهای ساکن ایجاد می‌کند.
• خرد شدن یا تبخیر: زمانی که مواد خرد می‌شوند یا مایعات به‌سرعت تبخیر می‌شوند، ذرات باردار آزاد می‌شوند و این پدیده می‌تواند منبعی برای الکتریسیته ساکن باشد.

روش‌های صنعتی تولید الکتریسیته ساکن

• حرکت تسمه‌ها و قطعات متحرک: در خطوط تولید صنعتی، تسمه‌ها و قطعاتی که با سرعت زیاد در تماس با سایر اجسام قرار دارند، می‌توانند از طریق اصطکاک، بارهای الکتریکی تولید کنند.
• جریان مایعات و گازها: عبور مایعات یا گازها از لوله‌ها و کانال‌های نارسانا (به‌ویژه در فشار بالا) باعث تجمع بارهای ساکن در جداره‌های داخلی می‌شود. این موضوع در صنایعی مانند پتروشیمی، داروسازی و شیمیایی بسیار حائز اهمیت است.
• سندبلاست و آسیاب: عملیات‌هایی مانند پاشش ذرات برای تمیزکاری (سندبلاست) یا آسیاب کردن مواد جامد، به دلیل اصطکاک شدید میان ذرات، منجر به تولید شدید بار الکتریکی می‌شود.
• فرآیندهای ته‌نشینی و تصفیه: ذرات جامد معلق در مایعات، هنگام ته‌نشینی یا تجمع در مخازن، ممکن است بار الکتریکی تولید کنند. در صورت تخلیه ناگهانی این بارها، خطر جرقه و انفجار وجود دارد.
• تجمع بار روی بدن انسان: در محیط‌های کاری خشک یا دارای سطوح نارسانا، بدن انسان می‌تواند بارهای الکتریکی را جذب و نگه دارد. در صورت تخلیه ناگهانی این بار (مثلاً هنگام لمس یک سطح فلزی)، خطر شوک یا آسیب وجود دارد.

پیشنهاد مطالعه: کدام دستگاه ها در حالت خاموش برق مصرف می کنند؟

خطرات و عوارض الکتریسیته ساکن

الکتریسیته ساکن علاوه بر اینکه یک پدیده طبیعی است، در شرایط خاص می‌تواند خطرات و آسیب‌های متعددی ایجاد کند که در حوزه‌های مختلف به شرح زیر قابل بررسی است:

• خطر برق‌گرفتگی: تخلیه ناگهانی بار الکتریکی از سطح بدن یا اشیاء می‌تواند موجب شوک الکتریکی شود که در موارد شدید، آسیب جدی به سیستم عصبی و عضلانی به همراه دارد.
• سقوط از ارتفاع به دلیل شوک استاتیکی: در برخی محیط‌ها، تخلیه ناگهانی الکتریسیته ساکن ممکن است واکنش‌های ناگهانی مانند پرت شدن یا از دست دادن تعادل را در افراد ایجاد کند که خطر سقوط از بلندی را افزایش می‌دهد.
• جرقه در محیط‌های مستعد اشتعال: در مکان‌هایی که مواد قابل اشتعال یا انفجاری وجود دارد، مانند پتروشیمی‌ها، انبارها و برخی کارخانه‌ها، تخلیه ناگهانی بار الکتریکی می‌تواند جرقه‌ای ایجاد کند که منجر به آتش‌سوزی یا انفجار شود.
• ایجاد تداخل الکترومغناطیسی: تخلیه بارهای ساکن می‌تواند میدان‌های الکترومغناطیسی تولید کند که باعث اختلال در عملکرد دستگاه‌های حساس مخابراتی و الکترونیکی می‌شود.
• خرابی قطعات حساس: تجهیزات الکترونیکی با قطعات ظریف ممکن است بر اثر تخلیه ناگهانی بار آسیب ببینند یا از کار بیفتند.
• از دست رفتن داده‌ها: الکتریسیته ساکن می‌تواند باعث پاک شدن یا خراب شدن اطلاعات ذخیره‌شده در حافظه‌های دیجیتال شود که خسارات مالی و اطلاعاتی جبران‌ناپذیری به دنبال دارد.
• چسبیدن محصولات به دستگاه‌ها: بارهای الکتریکی باعث می‌شوند محصولات تولیدی به سطوح دستگاه‌ها یا کانال‌ها بچسبند که کیفیت و سرعت تولید را کاهش می‌دهد.
• افزایش اصطکاک و سایش: تجمع بارهای ساکن موجب افزایش نیروی اصطکاک بین قطعات متحرک شده و باعث سایش سریع‌تر و خرابی تجهیزات می‌گردد.
• تأثیر منفی در صنایع نساجی: بارهای الکتریکی تجمع یافته باعث توزیع نامناسب الیاف و کاهش کیفیت پارچه می‌شوند.
• اختلال در عملکرد ابزارهای کنترل: بارهای ساکن می‌توانند باعث فعال شدن ناگهانی یا قطع عملکرد دستگاه‌های کنترل و ابزار دقیق شوند که خطرات فراوانی برای فرآیندهای صنعتی ایجاد می‌کند.

روش‌ های پیشگیری و کنترل الکتریسیته ساکن

الکتریسیته ساکن می‌تواند خسارات و خطرات جدی به همراه داشته باشد. بنابراین پیشگیری و کنترل آن در محیط‌های صنعتی و حتی زندگی روزمره از اهمیت بالایی برخوردار است. برخی از روش‌های مؤثر برای کاهش و مدیریت الکتریسیته ساکن عبارت‌ اند از:

• استفاده از سیستم‌های ارتینگ یا زمین کردن: با اتصال تجهیزات و سطوح به زمین، بارهای الکتریکی تجمع‌یافته به صورت ایمن و سریع تخلیه شده و از انباشت بار جلوگیری می‌شود. این روش یکی از اصولی‌ترین و کاربردی‌ترین راهکارهای کنترل الکتریسیته ساکن محسوب می‌شود.
• کنترل رطوبت محیط: رطوبت نسبی هوا تأثیر مستقیم بر تجمع بارهای الکتریکی دارد؛ افزایش رطوبت باعث افزایش رسانایی سطح و کاهش بارهای ساکن می‌شود. بنابراین، حفظ رطوبت مناسب در محیط‌های صنعتی نقش مهمی در پیشگیری از الکتریسیته ساکن ایفا می‌کند.
• استفاده از مواد آنتی‌استاتیک: این مواد که در پوشش‌ها، افزودنی‌ها یا لباس‌ها به کار می‌روند، رسانایی سطحی را افزایش داده و از تجمع بارهای الکتریکی جلوگیری می‌کنند. کاربرد مواد آنتی‌استاتیک در خطوط تولید، بسته‌بندی و حمل‌ونقل بسیار رایج است.
• پوشیدن لباس‌ها و کفش‌های مخصوص ضد الکتریسیته ساکن: در محیط‌های حساس، استفاده از لباس و کفش‌هایی که بار الکتریکی را جذب یا تخلیه می‌کنند، از تجمع بار روی بدن جلوگیری کرده و ایمنی کارکنان را افزایش می‌دهد.
• طراحی ایمن تجهیزات و فرآیندها: انتخاب مواد مناسب و طراحی سیستم‌های انتقال نیرو و مواد به گونه‌ای که اصطکاک و تماس‌های غیرضروری کاهش یابد، می‌تواند به کاهش تولید بارهای الکتریکی ساکن کمک کند.
• تخلیه دوره‌ای بارهای تجمع‌یافته: استفاده منظم از دستگاه‌ها یا ابزارهای تخلیه بار الکتریکی، مانند یونیزرها، برس‌های رسانا و سیستم‌های مشابه، باعث جلوگیری از انباشت بار و تخلیه ناگهانی آن می‌شود.

کلام آخر

الکتریسیته ساکن می‌تواند خطرات جدی برای افراد و تجهیزات به همراه داشته باشد. بنابراین کنترل و مدیریت آن در محیط‌های صنعتی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. شرکت سانا صنعت کنزا با ارائه راهکارهای نوین، آموزش تخصصی پرسنل، طراحی ایمن و رعایت استانداردهای بین‌المللی، نقش موثری در کاهش این خطرات ایفا می‌کند. توجه به این موارد نه تنها ایمنی را افزایش می‌دهد، بلکه کیفیت و بهره‌وری صنایع را بهبود بخشیده و محیط کاری را امن‌تر و مطمئن‌تر می‌سازد.