Urządzenia przeznaczone do stref zagrożonych wybuchem

Istnieją zakłady, w których drobna iskra może zmienić się w katastrofę. Są to przestrzenie, gdzie mieszaniny gazów, pyłów czy mgła tworzą atmosferę gotową do zapłonu. Jak zapewnić, by praca w takich warunkach była bezpieczna? Odpowiedź kryje się w urządzeniach oznaczonych symbolem Ex. W dalszej części tekstu przedstawiamy zasady ich doboru oraz klasyfikację, która będzie obowiązywać przy projektowaniu każdej instalacji.

Budowa urządzeń przeciwwybuchowych

Urządzenia przeznaczone do pracy w strefach Ex to nie zwykły sprzęt przemysłowy. To produkty zaprojektowane tak, by wyeliminować ryzyko stania się źródłem zapłonu. Sama obudowa musi zapewniać odpowiedni poziom ochrony przeciwwybuchowej dostosowany do panujących warunków.

Każdy taki produkt musi przejść rygorystyczne testy w akredytowanych jednostkach badawczych, a następnie uzyskać certyfikat potwierdzający zgodność z dyrektywą ATEX. Producenci muszą spełnić wymagania zawarte w przepisach – elementy takie jak odporność mechaniczna, szczelność czy klasa temperaturowa decydują o tym, czy urządzenie może być stosowane w określonej strefie. Również systemy ochronne – jak panele dekompresyjne czy zawory izolujące – są projektowane tak, by natychmiastowo reagować na pierwsze symptomy eksplozji.

Grupy urządzeń dla strefy Ex według dyrektywy ATEX

Klasyfikacja urządzeń Ex opiera się na podziale na grupy związane z miejscem zastosowania. Grupa I odnosi się do urządzeń używanych w kopalniach węgla kamiennego i innych zakładach górniczych. Tu występuje metan i pył węglowy – substancje wymagające szczególnej ostrożności. Urządzenia z tej grupy dzielą się na kategorie M1 i M2. Sprzęt oznaczony M1 musi działać nawet podczas występowania atmosfery wybuchowej. M2 natomiast może być wyłączony, gdy zagrożenie staje się realne – to kopalniany standard bezpieczeństwa.

Grupa II, szerzej znana z zastosowań pozagórniczych, obejmuje zakłady takie jak rafinerie, magazyny paliw czy silosy zbożowe – od chemii stosowanej w przemyśle chemicznym, przez sektor energetyczny, aż po branżę spożywczą. Grupa II dzieli się dodatkowo na podgrupy IIA, IIB i IIC w zależności od właściwości wybuchowych substancji.

Kategoria urządzeń

Kategorie określają poziom zabezpieczenia i wskazują, w której strefie można dany sprzęt używać. Urządzenie kategorii 2G może pracować w strefie 1, gdzie atmosfera wybuchowa pojawia się podczas normalnej pracy. Kategoria 1G zapewnia najwyższy poziom ochrony i jest przeznaczona do strefy 0. Kategoria 3G wystarcza do strefy 2, gdzie zagrożenie ma charakter incydentalny.

Analogicznie dla pyłów: 1D, 2D, 3D odpowiadają strefom 20, 21 i 22. Warto tu wspomnieć o poziomach EPL (Equipment Protection Level), które wprowadzono w ramach międzynarodowych norm. Poziomy EPL – Ga, Gb, Gc dla gazów oraz Da, Db, Dc dla pyłów – uzupełniają system ATEX i ułatwiają dobór stosowanych urządzeń w projektach międzynarodowych, gdzie pracują także systemy ochronne.

Atmosfera pracy

Wybierając urządzenie Ex, trzeba przede wszystkim wiedzieć, w jakich warunkach będzie ono pracować. Atmosfera wybuchowa powstaje wtedy, gdy łatwopalna substancja (gaz, para, mgła lub pył) połączy się z powietrzem i pojawi się źródło zapłonu.

W przypadku gazów, par i mgieł stosuje się oznaczenie G, natomiast dla pyłów – D. Na tej podstawie określa się wymagania, jakie musi spełniać dany sprzęt.

W instalacjach, w których występuje pył, szczególnie ważne jest to, czy jego cząstki mogą się nagrzewać i stać się źródłem zapłonu. Dlatego urządzenia bada się pod kątem maksymalnej temperatury ich powierzchni i przypisuje do odpowiedniej klasy temperaturowej (od T1 do T6). Każdy element wyposażenia musi być też prawidłowo oznakowany zgodnie z obowiązującymi przepisami.

Dobór urządzeń do stref wybuchowych – praktyczny schemat

Jak podejść do tematu praktycznie? Najpierw należy określić strefę zgodnie z normą PN-EN 60079-10-1 dla gazów i PN-EN 60079-10-2 dla pyłów. Następnie dobiera się kategorię: 

• dla strefy 0 wymagana jest 1G (poziom EPL Ga), 
• dla strefy 1 – 2G (Gb), 
• dla strefy 2 – 3G (Gc).

Analogicznie dla pyłów.

Konieczne jest sprawdzenie grupy gazowej lub pyłowej oraz klasy temperaturowej. Zabezpieczenia urządzenia muszą być zgodne z wymaganiami – oznaczenia Ex d, Ex e, Ex i informują o zastosowanej metodzie ochrony. Norma PN-EN ISO 80079-38 precyzuje wymagania dla urządzeń nieelektrycznych, które również mogą stanowić źródło zapłonu przez tarcie czy sprężanie.

Przykłady praktycznego doboru urządzeń Ex

Weźmy na warsztat silos zbożowy. Wewnątrz takiego obiektu pył zbożowy unosi się praktycznie bez przerwy – to typowa strefa 20, czyli najwyższy poziom zagrożenia pyłowego. Silnik napędzający transporter w takim miejscu musi spełniać najsurowsze wymagania. Konieczna jest kategoria 1D z oznaczeniem EPL Da, co oznacza, że urządzenie pozostanie bezpieczne nawet przy dwóch jednoczesnych uszkodzeniach.

Inaczej wygląda sytuacja w hali rozlewu rozpuszczalników. Opary pojawiają się tu podczas normalnej pracy, ale nie występują stale – to strefa 1 dla gazów. Wystarczające będzie zastosowanie komponentów kategorii 2G z poziomem Gb. Takie oprawy oświetleniowe czy czujniki zapewnią odpowiednią ochronę bez nadmiernych kosztów.

Z kolei przy wentylatorach oddymiających w magazynie, gdzie pył pojawia się tylko sporadycznie (strefa 22), można sięgnąć po zastosowanie komponentów o normalnym poziomie zabezpieczenia przeciwwybuchowego. Kategoria 3D z oznaczeniem EPL Dc w zupełności wystarczy. Przy normalnym poziomie zabezpieczenia koszty pozostają rozsądne, a ochrona – adekwatna do rzeczywistego ryzyka.

Certyfikat ATEX to nie jednorazowa formalność. Przeznaczone do pracy w strefach Ex urządzenia wymagają regularnych przeglądów i konserwacji. W tych miejscach liczy się system, procedury i odpowiedzialność – dzięki temu zakłady przemysłowe mogą działać bezpiecznie i sprawnie.