أرضيات مضادة للكهرباء الساكنة (ESD): متى يحتاجها المصنع وكيف تُنفّذ؟

شرارة صغيرة عند لمس مقبض معدني قد تكون مجرد إزعاج عابر في مكتب، لكنها في صالة تجميع إلكترونيات قد تعني لوحة تالفة لا يظهر عطلها إلا بعد شحنها للعميل، وفي مصنع ذخيرة أو مستودع مذيبات قد تكون مصدر اشتعال. لهذا تشترط مواصفات منشآت كثيرة تنفيذ أرضيات مضادة للكهرباء الساكنة تصرّف الشحنات المتولدة من حركة العاملين والعربات إلى الأرض بطريقة متحكم فيها، بدلاً من أن تتراكم ثم تتفرغ دفعة واحدة.

غير أن كثيراً من جداول الكميات تكتفي بعبارة «أرضية ESD» دون أن تحدد هل المطلوب نظام موصل أم مبدد، ولا كيف سيُربط بالتأريض ولا بأي طريقة سيُختبر. يوضح هذا الدليل الفرق بين الأنواع، ومتى يحتاج المصنع كل نوع، وكيف تُنفّذ الطبقات في الموقع، وما الذي يجب التحقق منه قبل الاستلام، انطلاقاً من ظروف التشغيل في المملكة.

لماذا تتراكم الكهرباء الساكنة داخل المنشآت الصناعية؟

تتولد الشحنة الساكنة من التلامس ثم الانفصال بين مادتين: نعل الحذاء والأرضية، وعجلات العربات، وأغلفة التعبئة البلاستيكية، والمساحيق التي تتحرك داخل الأنابيب. فإذا كان الشخص أو الجسم معزولاً عن الأرض، كأن يقف على أرضية إيبوكسي عادية أو بلاط فينيل بحذاء مطاطي، تتراكم الشحنة حتى تبلغ آلاف الفولتات، ثم تتفرغ فجأة عند ملامسة جسم موصل.

وتزيد الظروف المحلية من حدة المشكلة؛ فالهواء في الرياض والخرج والقصيم وسائر المناطق الداخلية جاف معظم أيام السنة، والتكييف المستمر داخل الصالات يخفض الرطوبة النسبية أكثر، وكلما انخفضت الرطوبة أصبحت الأسطح أكثر عزلاً وتراكمت الشحنة أسرع. كما أن طبقة الغبار الناعم التي تتسلل إلى المصانع تعمل بدورها كطبقة عازلة. أما في المدن الساحلية مثل جدة والدمام فقد ترتفع الرطوبة فتقل الشحنات مؤقتاً، لكنها تتقلب بين الليل والنهار وبين الصيف والشتاء، فلا يصح الاعتماد عليها وسيلةً للحماية.

متى يحتاج المصنع أرضيات مضادة للكهرباء الساكنة؟

لا ينبع القرار من رغبة المالك في أرضية «أفضل»، بل من تقييم المخاطر في المنشأة وتصنيف مناطقها. وأبرز المنشآت التي تُطلب فيها هذه الأرضيات:

• مصانع الذخائر والمتفجرات والمواد النشطة: الهدف هنا حماية الأرواح والممتلكات، لأن تفريغاً واحداً قد يشعل مادة حساسة.
• صالات تجميع الإلكترونيات وإصلاح اللوحات والمكونات الدقيقة: بعض المكونات تتلف بجهد أقل بكثير مما يمكن أن يشعر به الإنسان.
• مصانع الأدوية والكيماويات التي تتعامل مع مذيبات قابلة للاشتعال أو مساحيق دقيقة قد تشكل سحابة غبار.
• غرف الخوادم ومراكز البيانات وغرف التحكم في المحطات.
• مستودعات المواد القابلة للاشتعال وغرف خلط الدهانات والمذيبات.
• المختبرات وبعض المرافق الصحية حين تنص مواصفاتها على ذلك.

دور الجهة المنفذة أن تترجم ما تحدده المواصفة من قيم مقاومة كهربائية إلى نظام أرضيات مناسب، ثم تثبت بالقياس أن الأرضية المنفذة تحقق تلك القيم. ولهذا يبدأ أي حديث جاد عن أرضيات ESD بسؤال: ما نطاق المقاومة المطلوب، وبأي طريقة اختبار؟

أرضيات ESD الموصلة والمبددة: ما الفرق؟

تتداخل المصطلحات في السوق، فيُقال «أنتي ستاتيك» و«موصلة» و«مبددة» وكأنها شيء واحد. والفيصل الحقيقي هو المقاومة الكهربائية للأرضية مقيسة بالأوم، وهي التي تحدد سرعة انتقال الشحنة إلى الأرض. والجدول التالي يلخص التصنيف الشائع بحدود تقريبية، إذ تختلف القيم الدقيقة باختلاف المعيار والمواصفة:

هل الأرضية الأقل مقاومة هي الأفضل دائماً؟

ليس بالضرورة. في صالات الإلكترونيات قد يضر التفريغ السريع جداً ببعض المكونات الحساسة حين تلامس سطحاً شديد التوصيل، ولذلك تُفضَّل الأرضية المبددة هناك في أغلب الحالات. وفي الأرضيات الموصلة تضع المواصفات عادةً حداً أدنى للمقاومة حتى لا تصبح الأرضية مساراً خطراً للتيار إذا لامس أحد العاملين جهازاً معيباً. لذلك لا يُختار النظام بمنطق «كلما قلّت المقاومة كان أفضل»، بل وفق النطاق الذي تنص عليه مواصفة المنشأة.

وفي قطاع الإلكترونيات يُرجع عادةً إلى برامج التحكم في الكهرباء الساكنة مثل ANSI/ESD S20.20 وIEC 61340-5-1، بينما تحدد مواصفات السلامة الخاصة بالمنشأة متطلبات مصانع الذخائر والمناطق القابلة للانفجار. المهم أن يُكتب المعيار المرجعي صراحة في العقد، لا أن يُترك للاجتهاد.

مكونات نظام الأرضيات المضادة للكهرباء الساكنة

أرضية ESD ليست دهاناً واحداً بلون رمادي، بل منظومة طبقات يعتمد أداؤها على تكاملها، فأي حلقة ضعيفة تُسقط النظام كله. يتكون النظام النموذجي من:

1. خرسانة مجهزة ميكانيكياً بالتجليخ أو السفع بالكرات الحديدية لإزالة طبقة اللبانة والزيوت وفتح المسام.
2. برايمر يختم المسام ويؤمّن الالتصاق بالخرسانة.
3. شبكة من الشريط النحاسي تُمد فوق البرايمر وتُوصل بنقاط التأريض في المبنى.
4. طبقة موصلة رقيقة تربط الشريط النحاسي بكامل المساحة وتنقل الشحنات إليه.
5. طبقة الجسم أو التسوية حين يتطلبها النظام والأحمال.
6. طبقة نهائية موصلة أو مبددة تحدد المقاومة الفعلية التي يلامسها الحذاء والعجلات.
7. اختبار المقاومة بعد المعالجة الكاملة وتوثيق النتائج.

وهذا التسلسل هو ما وثقته صور مشروع الأرضيات المضادة للكهرباء الساكنة في مصنع الذخيرة الخفيفة بالخرج: تحضير السطح، ثم برايمر Sika Primer 161، فالشريط النحاسي، ثم Sika 220W، فـSikafloor 375، ثم الطبقة النهائية Sikafloor 340 ESD، وصولاً إلى قياس المقاومة. وتُعد هذه الأنظمة امتداداً متخصصاً لخدمة الأرضيات والطلاءات الصناعية، لكنها تتطلب انضباطاً أعلى في كل مرحلة.

خطوات تنفيذ أرضيات مضادة للكهرباء الساكنة في الموقع

تقييم البلاطة الخرسانية قبل أي طبقة

تبدأ المعاينة بقياس رطوبة البلاطة ومقاومة سطحها، لأن الرطوبة الصاعدة من تحت البلاطات الأرضية من أكثر أسباب انتفاخ طبقات الإيبوكسي وانفصالها، خاصة في المواقع ذات المياه الجوفية المرتفعة أو التربة الملحية. وإذا كانت البلاطة بلا حاجز رطوبة في موقع كهذا، فقد يلزم التعامل مع مصدر الرطوبة ضمن حلول العزل المائي قبل التفكير في الطبقات. أما الشروخ والتعشيش والحواف المتكسرة فتُعالج أولاً عبر إصلاح وترميم الخرسانة أو حقن الشروخ بحسب طبيعتها، وتشرح مقالة حقن الشروخ بين الإيبوكسي والبولي يوريثان كيف يُحدد نوع المادة.

تصميم شبكة التأريض بالشريط النحاسي

يحدد المصنّع ومصمم الأعمال الكهربائية تباعد الشرائط النحاسية وعدد نقاط الربط، ويُفضَّل أن تتصل كل منطقة بنقطتي تأريض على الأقل حتى لا يتعطل التصريف إذا انقطع اتصال واحد. وتُرسم مواقع الشرائط ونقاط الربط على مخطط يُسلَّم للمالك، ويتولى كهربائي مختص ربطها بشبكة تأريض المبنى. ومن التفاصيل التي تُغفل كثيراً استمرارية الشبكة عند فواصل البلاطة، إذ يجب أن تُوصل الأجزاء على جانبي الفاصل بحيث لا تبقى مساحة معزولة.

التطبيق في ظل الحرارة والغبار

في الصيف السعودي ترتفع حرارة البلاطة والهواء فيقصر زمن تشغيل الخلطة ويصعب الحصول على سماكة منتظمة، ولذلك يُجدول العمل غالباً في ساعات الليل أو بعد تشغيل التكييف داخل الصالة، مع الالتزام بحدود الحرارة والرطوبة في نشرة المصنّع ومراقبة نقطة الندى في المدن الساحلية. وانتظام السماكة هنا ليس مسألة شكلية؛ فتفاوت سماكة الطبقة النهائية يغيّر قيم المقاومة من نقطة إلى أخرى. كما يجب إيقاف أي أعمال تثير الغبار في الصالة أثناء التطبيق، لأن الأتربة العالقة بين الطبقات تضعف الالتصاق والتوصيل معاً.

المعالجة والحماية قبل الاختبار

لا يُختبر النظام قبل اكتمال معالجته وفق نشرة المصنّع، وتُمنع الحركة عليه خلال هذه الفترة. وإذا كانت أعمال تركيب المعدات ستستمر بعد التنفيذ، تُغطى الأرضية بأغطية حماية نظيفة، مع تجنب الأشرطة اللاصقة القوية التي قد تترك أثراً على السطح.

كيف تُختبر مقاومة أرضية ESD؟

الاختبار هو ما يحوّل الأرضية من «دهان يُقال إنه موصل» إلى نظام مثبت الأداء. ويعتمد عادةً على قياسين رئيسيين بجهاز قياس مقاومة وأقطاب ثقيلة قياسية كما تصفهما طريقة ANSI/ESD STM7.1، يُضاف إليهما في صالات الإلكترونيات اختبار المنظومة كاملة:

• المقاومة من نقطة إلى الأرض (Rtg): بين قطب على سطح الأرضية ونقطة التأريض، وتؤكد أن الشحنة تجد طريقها فعلاً إلى الأرض.
• المقاومة من نقطة إلى نقطة (Rtt): بين قطبين على السطح، وتكشف عدم التجانس بين أجزاء الأرضية.
• اختبار المنظومة مع الأشخاص في صالات الإلكترونيات: قياس مقاومة الشخص والحذاء والأرضية معاً وجهد الجسم أثناء المشي وفق طرق مستقلة مثل ANSI/ESD STM97.1 وSTM97.2، لأن الأرضية جزء من منظومة لا تعمل وحدها.

تُوزع نقاط القياس على شبكة تغطي المساحة كلها، مع التركيز على الأماكن البعيدة عن نقاط التأريض وحول الفواصل والزوايا، وتُسجل درجة الحرارة والرطوبة وقت القياس، ويُستخدم جهاز معاير بتاريخ صلاحية واضح. وفي مشروع الخرج كان قياس المقاومة المرحلة الأخيرة الموثقة بعد الطبقة النهائية.

أرضية تجتاز الاختبار يوم التسليم قد تفقد خصائصها بعد أشهر إذا غُطيت بشمع تلميع عادي أو تراكم عليها الغبار. اجعل الاختبار الدوري جزءاً من خطة التشغيل، واحفظ النتائج في سجل ثابت.

أخطاء شائعة تُفقد الأرضية المضادة للكهرباء الساكنة قيمتها

• اعتماد إيبوكسي عادي على أنه «مضاد للكهرباء الساكنة» دون نطاق مقاومة مكتوب ونتائج قياس.
• إهمال الأحذية والكراسي والعربات: العامل بحذاء مطاطي عازل لا يستفيد من الأرضية مهما كانت جيدة.
• مد الشريط النحاسي دون ربطه فعلياً بشبكة تأريض المبنى، أو قطعه عند فواصل البلاطة.
• تفاوت سماكة الطبقة النهائية بين جزء وآخر من الصالة.
• استخدام منظفات تترك طبقة لامعة عازلة أو شموع تلميع غير مخصصة.
• رسم خطوط الممرات بدهان عادي أو فرش حصائر مطاطية تقليدية فوق مناطق العمل.
• إصلاح الأضرار بمواد غير متوافقة دون إعادة الاختبار.

وللمقارنة بأنظمة الأرضيات الصناعية الأخرى من حيث السماكات والمقاومة الكيميائية، يفيد الرجوع إلى دليل أرضيات الإيبوكسي للمنشآت الصناعية.

الصيانة والاختبار الدوري بعد التشغيل

تحافظ الأرضية على أدائها بالتنظيف المنتظم بمنظفات متعادلة يوصي بها المصنّع، وبإزالة الغبار يومياً في الصالات المعرضة له. وتحدد خطة التحكم في الكهرباء الساكنة في المنشأة تكرار القياس، مع إعادته بعد أي إصلاح أو تغيير في مواد التنظيف أو إعادة ترتيب خطوط الإنتاج. وعند ظهور تآكل في الممرات الكثيفة، يُعاد تأهيل الطبقة النهائية في تلك المساحة بالمواد نفسها ثم يُقاس الجزء المرمم قبل إعادة التشغيل.

قائمة تحقق قبل اعتماد عرض أرضيات ESD

1. هل تحدد المواصفة نوع الأرضية (موصلة أم مبددة) ونطاق المقاومة المطلوب والمعيار المرجعي للاختبار؟
2. هل يشمل العرض تجهيز السطح ميكانيكياً وقياس الرطوبة ومعالجة الشروخ والحواف؟
3. هل توجد خطة لشبكة الشريط النحاسي ونقاط التأريض، ومن المسؤول عن ربطها بتأريض المبنى؟
4. هل جميع الطبقات من مصنّع واحد ونظام متوافق، مع نشرات فنية لكل منتج؟
5. هل يتضمن العرض اختبار المقاومة بعد التنفيذ بجهاز معاير وتقرير موثق بالقيم ومواقعها؟
6. هل يناسب النظام الأحمال والعربات والمواد الكيميائية المستخدمة في الصالة؟
7. هل سُلّمت تعليمات التنظيف وما يجب تجنبه وجدول الاختبار الدوري المقترح؟

من أعمال حماية: أرضيات المصانع في الخرج

في محافظة الخرج نفّذت شركة حماية الإنشاءات نطاق الأرضيات المضادة للكهرباء الساكنة في مصنع الذخيرة الخفيفة بالعمل مع المقاول الرئيسي شركة سالكو السعودية، كما نفّذت للمصنع نفسه طلاء أرضيات بولي يوريثان. ومع المقاول الرئيسي ذاته نفّذت حماية أيضاً دهانات الإيبوكسي لأرضيات المصنع رقم 4. ويوضح هذا التنوع أن المنشأة الواحدة قد تحتاج أكثر من نظام أرضيات بحسب وظيفة كل صالة، ويمكن الاطلاع على بقية أعمالنا في مشاريع الخرج.

إذا كانت منشأتك تتعامل مع مواد حساسة أو أجهزة إلكترونية، أو لديك أرضية قائمة لا تعرف قيم مقاومتها الفعلية، فالخطوة الأولى هي معاينة البلاطة ومراجعة المواصفة قبل اختيار أي منتج. اطلب معاينة ليقيّم فريق حماية الموقع ويقترح النظام المناسب وطريقة اختباره.