Kai Schlüter | Fotografie: Timm Technology
Een aardverbinding voor tankwagens en bigbags vermindert het gevaar op explosies door elektrostatische oplading bij het verladen van suiker. De veiligste optie is bewaakte aardingsapparatuur, die de juiste toepassing en de kwaliteit van de verbinding doorlopend controleert.
Kai Schlüter | Fotografie: Timm Technology
Suiker is een van de explosiefste stoffen in de industrie. Vooral het verladen in silowagens en bigbags is gevaarlijk, omdat daar de kans op een elektrostatische ontlading groot is. De locaties waar suiker wordt verladen zijn daarom geclassificeerd als explosiegevaarlijke zones 21 en 22. Omdat suiker-luchtmengsels kunnen exploderen door elektrostatische ladingen is IEC60079-32-1 van toepassing. Deze norm schrijft een aardverbinding voor met een maximale geleidingsweerstand van 10^6 Ohm voor tankwagens, die vóór het vullen of legen moet worden aangebracht. Ook bigbags van het type C moeten voor elke vulling en lediging worden voorzien van een geleidende aardverbinding van maximaal 10^7 Ohm. Een bewaakte aarding zorgt voor correcte toepassing van de aarding door objectdetectie en controleert bovendien de kwaliteit van de aardingsverbinding. Met behulp van de signalen van de besturingsuitgangen kan bij gevaar zo snel mogelijk worden gereageerd en zo de ontstekingsgevaren van elektrostatische oplading effectief worden voorkomen.
Elektrostatische oplading ontstaat als twee stoffen met hoge snelheid tegen elkaar wrijven, zoals wanneer suiker in leidingen wordt getransporteerd of in tanks wordt geblazen. Als ten minste een van de twee materialen geïsoleerd is van het aardpotentiaal of zeer slecht geleidend is, kan de resulterende elektrostatische lading niet worden afgevoerd en hoopt de elektrische lading zich op het materiaal op. Als dan een geaard voorwerp wordt benaderd of de veldonderbrekingssterkte wordt overschreden, kan een plotselinge en hoogenergetische vonkoverslag optreden. De ontstekingsenergie die hierbij vrijkomt, hangt af van de elektrische capaciteit van het voorwerp waarop de ladingen zich hebben opgehoopt. In het algemeen kan voor kleine tot middelgrote metalen containers worden uitgegaan van ontstekingsenergieën tussen 3 – 60 mJ. Silowagens kunnen door hun containergrootte zelfs ontstekingsenergieën van meer dan 120 mJ hebben. De potentiële ontstekingsenergieën zijn dus ruim voldoende om explosieve suiker-luchtmengsels tot ontbranding te brengen.
Gezien de ontstekingsenergieën die in het spel zijn, zijn preventiemaatregelen noodzakelijk. Een geleidende aardverbinding is een basisvoorzorgsmaatregel, die ook in de IEC60079-32-1 norm wordt benoemd. Een geleidende aardverbinding voorkomt elektrostatische oplading, door de ontstane ladingen rechtstreeks af te voeren naar het aardpotentiaal. Zo kunnen zich geen ladingen op het materiaal ophopen. Voor tankwagens mag de weerstand in de aardverbinding de 10^6 ohm niet overschrijden. Om deze grenswaarde te waarborgen moet conform IEC60079-32-1 een aardingssysteem voor gecontroleerde aarding worden gebruikt, dat bij onvoldoende geleiding een signaal geeft en zo nodig automatisch de laadprocessen kan stoppen. Bovendien moet het systeem onderscheid kunnen maken tussen een vrachtwagen en andere geleidende voorwerpen en structuren om storingen in de apparatuur te voorkomen. Moderne aardingsapparatuur zoals de TIMM EKX-4 hebben diverse elektrische en mechanische interfaces waarmee vrijgave- en stopsignalen aan het procesbesturingssysteem worden doorgegeven. In combinatie met de geïntegreerde objectdetectie zorgt het apparaat voor een foutloze toepassing van aarding door te controleren of een vrachtwagen werkelijk is aangesloten.
Ook bij het verwerken van suiker in bigbags is sprake van explosiegevaar. Bigbag-laadinstallaties voor suiker zijn ingedeeld in Ex-zone 21, waar – afhankelijk van de minimale ontstekingsenergie van het verwerkte materiaal – FIBC’s type C moeten worden gebruikt, die moeten worden voorzien van een geleidende aarding als er brandbare stoffen, gassen en dampen aanwezig zijn tijdens het vullen en legen. Praktisch betekent dit dat deze bigbags voor elk vul- en ledigingsproces moeten worden voorzien van een functionele aardaansluiting, bijvoorbeeld een aardklem met aardingskabel. Bij deze vrij eenvoudige oplossing bestaat echter het risico dat de kabelverbinding niet geleidend genoeg is, bijvoorbeeld vanwege kabelbreuk of een ondeugdelijke aardingslip aan de bigbag. Daarom moet er ook bij bigbags gebruik gemaakt worden van een gecontroleerde aarding met objectdetectie, zoals de TIMM EKX-FIBC. Deze controleert de geleidingsverbinding automatisch en doorlopend. Voor de operator biedt de objectdetectie de extra zekerheid dat de aarding niet wordt vergeten en dat de aardingskabel daadwerkelijk op de big bag is aangesloten. Bedieningsfouten worden dus effectief vermeden. Via de besturingsuitgangen kan de procesbesturing worden aangestuurd, maar ook lampen of claxons die de veilige of onveilige status aangeven.
Voor het verladen van suiker in zowel tankwagens als bigbags geldt dus dat een aardingsapparaat met objectdetectie en doorlopende controle een must is om het explosiegevaar effectief te beteugelen. ●
Kai Schlüter is verkoop- en productmanager bij H. Timm Elektronik GmbH,
+49 (0)40 248 3563 – 37
+49 (0)151 143 505 34
[email protected]
________________________________________________
● Suikerstof in combinatie met lucht vormt een explosief mengsel. Afhankelijk van de korrelgrootte van het materiaal zijn explosies al mogelijk vanaf een zeer lage ontstekingsenergie van 5 mJ. Dit maakt suikerstof tot een van de meest explosieve stoffen in industriële processen, die kan worden ontstoken door diverse ontstekingsbronnen, zoals mechanische of elektrische vonken. Ongeveer 27% van alle explosies in de levensmiddelen- en diervoederindustrie doet zich voor in en rond transportbanden en elevatoren. Vanwege het sterke explosieve vermogen van suiker worden veel installaties en bedrijfsruimtes als explosiegevaarlijke zones gedefinieerd. De zones waar bigbags gevuld en geleegd worden en tankwagens geladen worden zijn dus gelabeld als explosiegevaarlijke zones 21 resp. 22. Hier ligt de nadruk op het minimaliseren en zo mogelijk voorkomen van ontstekingsbronnen. Met name elektrostatische oplading is een groot gevaar.
Suiker wordt in 114 landen industriematig verwerkt. Wereldwijd werd in 2020/21 circa 180 miljoen ton ruwe suiker geproduceerd.
