1.     Alapvetések, jogszabályi háttér

A tűz háromszöge, tehát a tűz keletkezésének három feltételét alkotó hármasság az égést tápláló gáz (O₂), éghető anyag és hő. Az égés láncreakciójának megindulásához ezek térben
és időben egy helyen kell jelen legyenek. Rendszertől függetlenül az oltás a tűz háromszögének legalább egy összetevőjének (feltételének) megszüntetésén alapul.

A Villamos berendezések, villámvédelem, és elektrosztatikus feltöltődés elleni védelem című, TvMI 7.2:2016.07.01. azonosítójú, 2016.07.01. dátummal kiadott Tűzvédelmi Műszaki Irányelv (továbbiakban: vonatkozó TvMI) 10. pontja, továbbá az E melléklet ad iránymutatást, fogalmaz meg irányelveket, az 1.5 pont alapján a tűzvédelem területén dolgozók, azon belül pedig elsősorban a tervezők és hatósági munkát végző személyek számára.

Vonatkozó TvMI 1.4. pontja a védelemre, megelőzésre helyezve a hangsúlyt, a következők szerint fogalmaz: „Az elektrosztatikus feltöltődés miatt bekövetkező szikrázás vagy kisülés hatására bizonyos környezeti feltételek mellett robbanás következhet be. Az elektrosztatikus feltöltődés és kisülés elleni védelem célja, hogy villamos és nem villamos jellegű intézkedésekkel csökkentse a robbanás elektrosztatikus feltöltődésből eredő bekövetkezésének kockázatát.”

Vonatkozó TvMI 2. pontja definíciókat taglalva ekként fogalmaz:

„2.2.1. Elektrosztatikai kockázatkezelés: az adott objektum szerkezeti és környezeti viszonyaitól függő intézkedések a kisülésből eredő tűz- és robbanásveszély csökkentésére.”

Definíciót tekintve az Elektrosztatikus feltöltődések: „elektromosan rosszul vezető anyagok felületén mechanikai hatásra töltésszétválasztás (influencia) következik be.”

A „Beépített tűzoltó berendezések. Gázzal oltó berendezések” című, MSZ EN 15004-1:2008 azonosítójú szabványban is találkozunk az elektrosztatika veszélyével, az elektrosztatikus kisülésből fakadó veszélyekkel. A 4.3. pont „Elektrosztatikus kisülés” c. bekezdése az alábbiak szerint fogalmaz: „Ha az oltóanyagot elképzelhetően robbanóképes környezetbe engedték ki, akkor nagyon gondosan kell eljárni. Az oltóanyag kiáramlása alatt a nem földelt vezetékek elektrosztatikus kisülése fordulhat elő. Ezek a vezetékek a töltésüket más tárgyaknak annyi energiával adhatják át, hogy az robbanást vált ki. A csővezetékeket megfelelő módon vezetőképesen kell összekötni, és azokat le kell földelni, ha a rendszert közömbösítésre használják.”

A villamos jelenségekhez csoportosított elektrosztatikus feltöltődésre vonatkozóan tapasztalat szerint elmondható, hogy elektromosan rosszul vezető anyagok felületén, mechanikai hatásra, az elektromos töltések szétválasztódnak. Így pedig influenciáról, azaz villamos töltésmegosztásról beszélünk; valamilyen külső, mechanikai hatásra történő töltés szétválasztása szigetelő anyagok felületén. Az elektronok vándorlási célpontja, tehát az a felület, ahová az elektronok vándorolnak, negatívra, a másik pedig, ahonnan az elektronok elvándorolnak pozitívra töltődik. Előbbin elektron hiány, utóbbin elektron többlet keletkezik. Amennyiben szétválasztott töltések elvezetése nem megfelelő, akkor a térerő a töltéseket a nagyobb elektromos potenciálú helyről az alacsonyabb felé hatja. A töltések kiegyenlítődése villamos kisülés, szikra vagy ívek formájában megy végbe. Ennek következtében – megfelelő környezeti feltételek meglétekor – keletkezhet gyulladás vagy robbanás is.

Tipikusan ez utóbbihoz megfelelő körülmények:

• robbanóképes gőz, gáz, vagy por elegy jelenléte
• megfelelő mikroklíma (nyomás, hőmérséklet, páratartalom)
• elegendően nagy gyújtási energia

Felmerül, milyen szétválasztó folyamat lehet az, ami előidézhet ilyen jelenséget? Erre az alábbi A) jelű rövid felsorolás ad választ, az előfordulás kérdésére pedig a B) jelű felsorolás:

A)

• szilárd anyagok aprítása, pneumatikus szállítása (csőben sűrített levegő által szállított por), dörzsölése
• folyadékok áramlása, porlasztása
• gázok áramlása finom porokkal, folyadékcseppekkel

B)

• hajtószíjaknál, amelyeknek hibás az antisztatikus borítása
• aprító, őrlő, keverő műveleteknél
• textíliák (szintetikus szálak), ruhafélék súrlódásánál
• folyadékok, gázok, porok szállítása, porlasztása alkalmával

Az apoláros folyadékok hajlamosak a statikus feltöltődésre. Ugyanakkor olyan eset is van, amikor poláros folyadékban történik szétválasztódás. Ez utóbbit vízesés-effektusnak, vagy más néven Lénárd effektusnak nevezzük.

A tűzvizsgálat mondhatni nehézségbe ütközik az elektrosztatikus feltöltődésből származó tüzek vonalán. A statikus szikra miatt keletkező tüzek bizonyítása ugyanis, a kis energiák miatt közvetlenül nem lehetséges. Így tehát más lehetőségeket kizárni.

2.     Elektromos szikra és/vagy elektrosztatikus szikra

Az elektromos szikra elnevezés gyakorlatilag villamos ívet takar. Az „elektromos szikrát”, mint jelenséget több irányból is meg lehet közelíteni (pl. statikus feltöltődés). Jelen tanulmányban viszont a kifejezés a villamos áram mechanikus kapcsolására szolgáló különböző eszközök; kapcsolók, jelfogók, (relék), kontaktorok, stb. ki -és bekapcsoláskor létrejövő villamos ívet, valamint szénkefés és más csúszóérintkezős motorok, vagy egyéb eszközök berendezések érintkezői között keletkező villamos ívet jelenti.

A túlterhelés és azzal együtt, vagy attól függetlenül az eszköz, berendezés valamilyen paraméterének megváltozása okozza a problémát. Egyszerűen a túlmelegedő alkatrész meggyújtja a környezetében lévő éghető anyagot. Speciális esetekben (pl.: 10 kV-os kapcsolók esetén) az esetleges problémák elkerülése végett ívkioltó eszközöket alkalmaznak. Ezeket az egyes áramköri elemekben, berendezésekben „telepítik”; meghibásodásuk is vezethet tűz kialakulásához.

Elektromos szikra esetén a tűz keletkezését a villamos ív káros hatása, rendellenes jelenléte okozza. Ez adott fogyasztó valamilyen formában történő bekapcsolásakor, kikapcsolásakor jöhet létre.

Előzővel szemben, az elektrosztatikus szikra kialakulása egy komplex fizikai folyamat. Mondhatni összetett kölcsönhatás következménye. A szikra (a kisülés) olyan töltéskiegyenlítődési folyamat mely az alábbiakkal jár együtt:

• fény
• hang
• hőjelenség

Az elektrosztatikus kisülést meglehet leginkább jól példázó jelenség egy kondenzátor kisülése. Nagyvonalakban elemezve a kérdést elmondható, hogy a jelenség kialakulásához általában valamilyen villamos szempontból alacsony vezetőképességű (szigetelő) anyag jelenléte szükséges. Ebben a szigetelő anyagban elektromos töltések halmozódnak fel. Az elektrosztatikus kisülés a feltöltődött szigetelőanyag és általában egy földpotenciálon lévő, vagy ahhoz impedanciával elektromosan kapcsolódó villamos vezetőanyag között jön létre.

A töltésmennyiség növekedésével nagy térerősség jön létre, ekképpen és/vagy a két eltérő potenciálon lévő anyag egymáshoz közeledése, közelítése által előidézve kisülés jön létre.

A feltöltődéses, vagy potenciálkülönbséges állapot létrejötte, azaz a termikus áram megszakadása többféle ok miatt kialakulhat. Sorra véve ezeket:

• Egyrészt a töltéskiegyenlített anyag megbontása által, mint pl.: érintkezés utáni szétválás, hasítás, darabolás, porlasztás, halmazállapot változás.
• Másrészt mechanikus hatás révén, mint pl.: mozgás, dörzsölés, súrlódás, ütés, nyomás.
• Harmadrészt ionizáció által: a semleges molekulák szabadelektron általi ionizációja; semleges atomok gerjesztése, azaz fotonenergia létrejötte, ami szabad elektront eredményez.

Akár napi gyakorisággal tapasztalható a sztatikus feltöltődés jelensége. A ruházati-, viseleti cikkek gyártásánál alkalmazott műanyagok miatt testünk rendszeresen feltöltődhet.

Ekkor egy elektromosan vezető anyaghoz érve érzékelhetjük a statikus kisüléssel járó következményeket, s ehhez szúró érzés párosul. Az emberi test feltöltődésekor felszabaduló energia kevesebb, mint 20 mJ mértékű.

3.       Szikraérzékenység

Lényeges megemlíteni a szikraérzékenység fogalmát. Leggyakrabban a szikraérzékeny anyag, két elektróda között helyezkedik el. Ez rendszerint az emberi test, vagy egy szigetelőanyag és egy fémtárgy.

Az MSZ 16040 szabvány alkalmazásában megkülönböztetünk: kis, átlagos, vagy közepes, nagy, rendkívül nagy szikraérzékenységű anyagokat.

Kis szikraérzékenységű anyagok: Az emberi test, vagy a tárgyak ilyen energiájú feltöltődésekor a létrejövő szikra nem gyújtja meg a kis szikraérzékenységű anyagot.

Pl.: polietilén, polisztirolgyanta, polisztirol présanyag, vinilgyanta, keményítő, nyers keménygumi, műgumi, szén, szappan

Átlagos, vagy közepes szikraérzékenységű anyagok: a 4 mJ alatti értékű fojtott szikra veszélyezteti.

Pl.: faliszt, sellak, kén, cellulóz-acetát, fenolgyanta

Nagy szikraérzékenységű anyagok: a fojtott szikra is minden esetben meggyújtja.

Pl.: propán, etán, metán, etilén, benzol, etilalkohol, metilalkohol, kénpor, magnéziumpor, propilén, propilénoxid, szilíciumpor, stb.

Rendkívül nagy szikraérzékenységű anyagok: már 0,1 mJ szikraenergia, akár néhány dm² szigetelőfelületen kialakulva, gyulladást eredményezhet.

Pl.: acetilén, etilénoxid, hidrogén, kénhidrogén

A sztatikus feltöltődés problematikája az ipar fejlődésével fokozatosan nőtt. Különböző új technológiai eljárások, feldolgozási folyamatok bevezetése; már meglévő technológiák modernizációja; a korszerű szigetelő tulajdonságú anyagok alkalmazása törvényszerűen magával hozta. A szakosodott védelem itt már speciális tudást igényel.

4.      Keletkezési okok

A keletkezési okok meghatározására egy erre a célra kidogozott adatlapot alkalmaznak. Ez pedig négy úgynevezett alapesetet definiál, melyek sorra:

1. antisztatikus borítás hibája
2. aprítás, keverés, őrlés
3. folyadék, gáz, por szállítása csőben; porlasztás
4. textíliák feltöltődése

5.      Példák

Tipikus példa lehet az eset, amikor egy műanyag üzemanyagtartályos gépjármű benzinkútnál történő tankolása közben a motorbenzin kigyulladt. Az érintett jármű és a kút szerelvénye is sérült A bevont tűzvizsgáló szakember véleményezése alapján a tüzet elektrosztatikus kisülés, elektrosztatikus szikra okozhatta.

Ennek magyarázata pedig egész egyszerűen a következő: Hasonlítható-e egy jármű egy kondenzátorhoz? Bizonyos szempontból igen. A szerkezeti felépítésből fakadóan végbemehet a feltöltődés jelensége:

• A karosszéria elektromosan vezető anyaga szigetelő festékréteggel van ellátva.
• A szerkezet gumiabroncsokon áll, melyek szigetelőanyagok.
• Adott jármű nem rendelkezett földelő eszközzel, szerkezettel.
• Az üzemanyagtartály és a hozzá tartozó, csatlakozó cső egyaránt műanyag.

Menet közben a gépjármű feltöltődött. Hogyan? A levegő és a levegőben található por, valamint más egyéb részecskék súrlódásának hatására.

Sztatikus szikra jött létre a földelt fémvégű töltőpisztoly közelítésének hatására.
Ez meggyújtotta a betöltőnyílásnál lévő benzingőzt, vagy inkább a pisztoly végénél lecsöppenő benzint. (Vonatkozó TvMI E 1.4. pontja alapján, bár épületek tűzvédelmére íródott, itt is helytálló szabályként tekinthető: „Minden esetben a jó működés feltétele a megfelelő földelés kialakítása”!)

Felmerülhet a kérdés, „Miért nem keletkezett robbanás?”. Azért nem következett be, mert az üzemanyag-levegő keverékének térfogat-százalékos aránya nem volt a kritikus tartományban.

Lényeges, hogy jelenlegi értelmezés szerint (tűzvizsgálati adatlap: tűzkeletkezés okrendszere) a keletkezési ok robbanásként határozandó meg, ha éghető gázok, gőzök, porlasztott éghető folyadékok (permetek), porok robbanását elektrosztatikus szikra okozta.

Tipikus példa lehet az eset is, amikor munkások egy benzinkút kiürített földalatti tartályának tisztítási munkálatait végezték. Egy munkás ruházatából vételezett mintában műszáltartalom került beazonosításra. Ennélfogva megállapítható volt, hogy elektrosztatikus szikra idézett elő robbanást.

5.    Eredmények összefoglalása

Az elektrosztatikus szikra keletkezésekor általában a tüzeset után a szikra múltbéli meglétét egyértelműen igazolni képes nyomok nem maradnak. Ilyen lehetne akár a villamos ívre utaló jel, pl.: fémolvadékok jelenléte is, de nincs ilyen.

Ennél fogva a keletkezési ok meghatározásánál ilyenkor a kizárásos és a következtetéses módszert kell alkalmazni.

6.    Irodalomjegyzék

• Bartha I., Fentor L. [2006] A tűzvizsgálat alapjai. Jegyzet. (pdf-formátumban)
• Beda L. [2007] Tűzvizsgálattan HEFOP jegyzet (doc-formátumban)
• Beda L. [2013] Tűzvizsgálattan. egyetemi jegyzet
• MOHAI Á. [2014] Tűzjelző rendszerek. „Tűzvédelmi berendezések tervezése I.” tárgy
  előadása, „Beépített oltóberendezések 1.” c. (pdf-formátumban)
• MSZ EN 15004-1:2008, Beépített tűzoltó berendezések. Gázzal oltó berendezések
• MSZ 16040-4, Sztatikus feltöltődések
• A. [2012] Elektrosztatika. Előadás – elérhető: Védelem online. http://www.vedelem.hu/files/UserFiles/File/aktualis/20120327/elektroszatika.pdf, kereső: www.google.hu, kulcsszavak: elektroszt, letöltés: 2017-11-23
• Olasz L. [-] Az elektrosztatikus feltöltődés elleni védelem. Előadás – elérhető: Védelem online. http://www.vedelem.hu/letoltes/document//129-vi-lakiteleki-tuzvedelmi-szakmai-napok-%E2%80%93-olasz-lajos-eloadasa.pdf, kereső: google.hu, kulcsszavak: elektroszt, letöltés: 2017-11-23
• OTSZ [2014] az 54/2014. (XII. 5.) BM-rendelettel közzétett Országos Tűzvédelmi Szabályzat
• Villamos berendezések, villámvédelem, és elektrosztatikus feltöltődés elleni védelem című, TvMI 7.2:2016.07.01. azonosítójú, 2016.07.01. dátummal kiadott Tűzvédelmi Műszaki Irányelv
• Wolters Kluwer Internetes portál, – elérhető: http://net.jogtar.hu/