Una cinghia che scorre su una puleggia genera elettricita statica. E un fenomeno banale, lo stesso che fa scoccare la scintilla quando si tocca una maniglia dopo aver camminato sulla moquette. In un capannone normale non succede nulla di rilevante. In un silo di farina, in una verniciatura a polvere o in un reparto dove si movimentano solventi, quella stessa scintilla e una sorgente di innesco. E la ragione per cui esistono le cinghie antistatiche e per cui in certe zone di impianto non sono un optional.
Come si carica una cinghia
Il meccanismo si chiama effetto triboelettrico: quando due materiali diversi vengono a contatto e poi si separano, gli elettroni si trasferiscono da uno all’altro e le due superfici restano cariche di segno opposto. Su una trasmissione a cinghia questo accade migliaia di volte al minuto, nel punto in cui la cinghia si stacca dalla puleggia.
Se il materiale della cinghia e isolante, e la gomma e il poliuretano lo sono per natura, la carica non ha modo di defluire e si accumula. Il potenziale cresce finche non trova una via di scarica, che in genere e il punto piu vicino a massa: il carter, un supporto, una tubazione. La scarica avviene sotto forma di scintilla.
L’energia di una singola scintilla di questo tipo e piccola, nell’ordine dei millijoule, ma non e trascurabile. Molte polveri organiche hanno energia minima di innesco inferiore a dieci millijoule, e alcune, come lo zolfo o certe polveri metalliche, stanno sotto il millijoule. Le miscele di vapori di solventi con aria sono anche piu sensibili.
Cosa chiedono le norme
La normativa europea che regola le apparecchiature destinate ad atmosfere potenzialmente esplosive e nota come ATEX. Per i componenti non elettrici, come e una cinghia, il riferimento riguarda le sorgenti di innesco di origine meccanica ed elettrostatica.
Il requisito che si applica alle cinghie e essenzialmente uno: la resistenza elettrica deve essere sufficientemente bassa da consentire alla carica di defluire prima di accumularsi a potenziali pericolosi. Il valore soglia comunemente adottato per le cinghie di trasmissione e una resistenza inferiore a sei megaohm, misurata secondo il metodo definito dalla norma ISO 1813, che specifica la procedura per le cinghie trapezoidali.
Una cinghia conforme riporta la marcatura sul dorso, di norma con la dicitura antistatica o con il riferimento alla norma. L’assenza di marcatura significa assenza di garanzia: una cinghia standard puo avere una resistenza qualunque, e spesso e semplicemente isolante.
Va chiarito un punto che genera confusione: la conformita della cinghia non rende conforme l’installazione. La catena di dispersione deve essere completa, quindi le pulegge devono essere conduttive e collegate a massa, e i supporti devono garantire continuita elettrica. Una cinghia antistatica montata su pulegge verniciate con vernice isolante non disperde nulla.
Come si ottiene una cinghia conduttiva
Il metodo standard e la carica di nerofumo nella mescola. Il nero di carbonio e conduttivo, e disperso in quantita sufficiente nella matrice elastomerica abbassa la resistivita di volume del materiale di diversi ordini di grandezza. E il motivo per cui le cinghie antistatiche sono nere: non e una convenzione estetica ma una conseguenza del sistema di carica.
Questa scelta ha implicazioni tecniche che vale la pena conoscere. Il nerofumo, oltre a rendere conduttivo, irrigidisce la mescola e ne altera il comportamento a fatica. Le formulazioni antistatiche sono quindi il risultato di un compromesso fra conducibilita e prestazione meccanica, ed e la ragione per cui non tutte le famiglie di prodotto hanno una versione antistatica: su alcune costruzioni ad alte prestazioni il compromesso non e accettabile.
Esistono anche approcci diversi, con additivi antistatici migranti o con inserti conduttivi, ma sulle cinghie di trasmissione industriali il nerofumo resta la via principale. Sulle cinghie in poliuretano per trasporto si trovano invece versioni con rivestimenti conduttivi specifici.
La conducibilita non dura per sempre
Questo e l’aspetto che si trascura piu spesso e che merita attenzione in manutenzione. La resistenza elettrica di una cinghia antistatica non e una costante: cambia nel tempo e con le condizioni.
La contaminazione superficiale e la causa principale. Un deposito di polvere isolante sulla superficie di contatto, oppure un film di olio o di grasso, frappone uno strato non conduttivo fra cinghia e puleggia e interrompe il percorso di scarica. La cinghia resta conduttiva nel suo volume ma smette di scaricare, perche il contatto elettrico con la massa e compromesso.
Il secondo fattore e l’invecchiamento della mescola. Con l’ossidazione e il degrado termico la matrice cambia e la distribuzione delle particelle conduttive puo alterarsi, in genere peggiorando la conducibilita.
La conseguenza operativa e che in zona classificata la verifica della resistenza va inserita nel piano di manutenzione, non data per acquisita all’installazione. La misura si fa con un ohmmetro adatto alle alte resistenze, applicando gli elettrodi secondo il metodo normativo. E una verifica semplice che richiede pochi minuti.
Dove serve davvero e dove non serve
Le zone in cui il requisito si applica sono quelle classificate, e la classificazione e responsabilita del gestore dell’impianto sulla base della valutazione del rischio di esplosione. Gli ambienti tipici sono i mulini e i silos di cereali e farine, i reparti di lavorazione del legno con produzione di polvere fine, le verniciature a polvere e a solvente, la lavorazione di zuccheri e amidi, la produzione farmaceutica con principi attivi in polvere, il trattamento di metalli leggeri come alluminio e magnesio.
Dove invece non serve, e dove spesso viene richiesta per eccesso di prudenza, e in ambienti generici senza atmosfera esplosiva. In quei casi una cinghia antistatica non fa danno ma costa di piu e, per quanto detto sulla mescola, puo avere caratteristiche meccaniche leggermente inferiori rispetto alla versione standard della stessa famiglia.
C’e una zona grigia che merita una nota: gli ambienti dove la statica e un problema di processo e non di sicurezza. In un reparto di stampa o di produzione elettronica la carica elettrostatica puo danneggiare componenti o attirare polvere sul prodotto, senza che ci sia alcun rischio di esplosione. Anche li una trasmissione conduttiva aiuta, ma il requisito e diverso e piu permissivo.
Cosa verificare prima di ordinare
Tre cose. La prima: sapere se la zona e classificata e quale classificazione ha, perche il requisito discende da li e non da una valutazione personale. La seconda: verificare che la famiglia di cinghia scelta esista in versione antistatica nella sezione e nello sviluppo necessari, perche non tutte le combinazioni sono a catalogo. La terza: controllare che pulegge e struttura garantiscano continuita a massa, altrimenti la cinghia conforme non serve a niente.
Sul piano del prodotto, le trapezoidali classiche e strette di produzione europea sono frequentemente disponibili in versione conforme, e la marcatura e riportata sul dorso insieme alla sigla. Le sezioni si trovano fra le cinghie trapezoidali lisce del catalogo CinghieShop, mentre per le applicazioni su ventilazione e aspirazione in zona polverosa il riferimento e la sezione cinghie per ventilatori industriali. Il tema dei materiali e delle mescole era stato affrontato anche parlando di cinghie in neoprene, che condividono con le antistatiche la base elastomerica.
La documentazione che va conservata
In zona classificata la conformita non si dimostra a parole. Quando arriva una verifica, che sia dell’organo di vigilanza o dell’assicuratore dopo un evento, quello che conta e la tracciabilita: si deve poter dimostrare che il componente installato aveva le caratteristiche richieste e che e stato mantenuto.
Il documento di base e la dichiarazione del costruttore della cinghia, che attesta la conformita al requisito di conducibilita e indica il metodo di prova. Va richiesta all’ordine e archiviata insieme alla documentazione dell’impianto, non tenuta nel cassetto del magazzino dove si perde.
Il secondo elemento e la registrazione degli interventi. Ogni sostituzione va annotata con data, referenza installata e, dove previsto dal piano di manutenzione, il valore di resistenza misurato alla verifica. Una tabella su un foglio di manutenzione basta: l’importante e che esista e che sia coerente con le referenze effettivamente acquistate.
Il terzo, spesso dimenticato, riguarda le parti contigue. La continuita elettrica verso massa dipende da pulegge, alberi e supporti, e quella continuita va verificata e registrata anch’essa. Una misura di resistenza fra puleggia e struttura di massa, ripetuta periodicamente, chiude il cerchio e dimostra che la catena di dispersione e integra.
Sul piano operativo, conviene che la referenza antistatica sia identificata in modo inequivocabile nel gestionale, con un flag o un campo dedicato. E la protezione piu efficace contro l’errore piu banale e piu probabile: un magazziniere che, in emergenza, consegna la versione standard perche ha lo stesso sviluppo e la stessa sezione.
Domande frequenti
Tutte le cinghie nere sono antistatiche?
No. Il nero e il colore naturale di molte mescole elastomeriche indipendentemente dalla conducibilita. Solo la marcatura specifica sul dorso garantisce la conformita.
Qual e il valore di resistenza da rispettare?
Per le cinghie di trasmissione il riferimento comunemente adottato e una resistenza elettrica inferiore a sei megaohm, misurata secondo il metodo della norma ISO 1813.
Una cinghia antistatica dura meno?
Non necessariamente meno, ma la mescola e diversa e in alcune famiglie ad alte prestazioni la versione conduttiva non esiste proprio per questo. Il confronto va fatto sui dati della specifica referenza.
Posso rendere antistatica una cinghia normale?
No. Non esistono trattamenti superficiali affidabili e duraturi per questo scopo. La conducibilita deve essere una caratteristica della mescola.
La verifica della resistenza si puo fare in campo?
Si, con un ohmmetro adatto alle alte resistenze e seguendo il metodo di misura previsto. Va fatta a cinghia smontata e pulita, perche la contaminazione superficiale falsa il risultato.
Se lavori in zona classificata e devi sostituire una trasmissione, indicaci sezione, sviluppo e classificazione della zona: verifichiamo la disponibilita della versione conforme e ti confermiamo la marcatura.