Oznaczenia Ex, czyli jak prawidłowo dobrać urządzenie do strefy zagrożenia wybuchem [poradnik + zadania]
Problem ze zrozumieniem oznaczeń Ex na urządzeniach przeciwwybuchowych jest ogromny. Świadczą o tym nie tylko codzienne kontakty z klientami, ale także fakt, że nasz przewodnik, który tłumaczy to zagadnienie pobrano już 10 tysięcy razy. Dziś przygotowaliśmy przewodnik po tym zagadnieniu wraz z zadaniami, które dadzą Ci niezbędne podstawy do prawidłowego doboru i eksploatacji urządzeń Ex. Uchroni Cię to przed kosztownymi, a przede wszystkimi niebezpiecznymi błędami.
UWAGA: zanim przejdziemy do zasadniczej części artykułu warto wyjaśnić kilka pojęć:
| Pojęcie | Znaczenie |
| Urządzenie Ex / urządzenie w wykonaniu przeciwwybuchowym | Każde urządzenie lub komponent przeznaczony do pracy w strefie zagrożenia wybuchem. |
| Oznaczenie Ex / cecha przeciwwybuchowa | Ciąg znaków umieszczony na tabliczce znamionowej, w deklaracji zgodności oraz w certyfikacie badania typu (o ile jest wymagany został wydany), który informuje o miejscu możliwego montażu urządzenia, użytych w urządzeniu zabezpieczeniach ograniczających ryzyko zapłonu atmosfery wybuchowej oraz warunkach jego stosowania urządzenia. |
| Certyfikat ATEX | Potoczne określenie certyfikatu badania typu, czyli dokumentu potwierdzającego pozytywny wynik oceny zgodności urządzenia wykonanej przez jednostkę notyfikowaną przy udziale jednostki notyfikowanej. |
UWAGA: nie każde urządzenie przeznaczone do stref zagrożenia wybuchem musi posiadać certyfikat ATEX (formalnie określany mianem certyfikatem badania typu). Wyjaśnienie w tym zakresie znajdziesz w artykule pt.: Czy wszystkie urządzenia Ex muszą posiadać certyfikat ATEX.
Specjalne oznakowanie urządzeń Ex – podstawa prawna
Producenci urządzeń do stref zagrożenia wybuchem muszą spełnić wymagania zawarte w dyrektywie ATEX (2014/34/UE), której zapisy zostały wprowadzone do naszego prawodawstwa rozporządzeniem Ministra Rozwoju z dnia 6 czerwca 2016 r. w sprawie wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej (Dz.U. 2016 poz. 817). Z tego rozporządzenia wynika m.in. obowiązek umieszczenia na tabliczkach znamionowych, w deklaracji zgodności oraz w certyfikacie badania typu (o ile został wydany) specjalnych oznaczeń, które określa się mianem cechy przeciwwybuchowej.
Przykład cechy przeciwwybuchowej wraz z wyjaśnieniem poszczególnych oznaczeń:
- grupa urządzenia
- kategoria urządzenia
- potwierdzenie, że urządzenie jest w wykonaniu przeciwwybuchowym
- rodzaj ochrony przeciwwybuchowej
- podgrupa wybuchowości pyłu/gazu/par, dla których przeznaczone jest urządzenie
- klasa temperaturowa (gazy i pary) i/lub maksymalna temperatura powierzchni (pyły)
- poziom zabezpieczenia urządzenia (EPL)
Co powie Ci oznaczenie Ex (cecha przeciwwybuchowa) na urządzeniu
Poszczególne elementy, które składają się na cechę przeciwwybuchową urządzenia można podzielić na dwie grupy:
- niezbędne do prawidłowego doboru urządzenia do pracy w strefie zagrożonej wybuchem – precyzują w jakich warunkach może być stosowane dane urządzenie,
- informujące jakie zabezpieczenia zostały zastosowane w urządzeniu w celu eliminacji źródeł zapłonu – mają często wpływ na koszt zakupu, montażu i eksploatacji urządzenia.
Celem niniejszego artykułu jest pomoc w doborze urządzenia do pracy w danej strefie zagrożonej wybuchem (pkt. 1) w sposób bezpieczny, a tym samym zgodny z obowiązującymi przepisami. Ponieważ wyjaśnienie zależności i konsekwencji płynących z drugiego punktu jest tematem obszernym opiszemy go w osobnym artykule.
Przykładowe oznaczenie Ex (cecha przeciwwybuchowa)
Poniżej przedstawiamy przykładową cechę przeciwwybuchową oprawy oświetleniowej HARDO OptiLine. Oprawa ta może pracować w atmosferze wybuchowej generowanej zarówno przez palne gazy oraz opary cieczy palnych, jak i przez palne pyły. Z tego powodu oznaczenia przedstawiliśmy w dwóch wierszach – osobno dla gazów i par oraz osobno dla pyłów.
| [PYŁY] | II 2D Ex tb IIIC T70°C Db |
| [GAZY/PARY] | II 3G Ex ec IIC T4 Gc |
Dobór urządzenia do strefy zagrożonej wybuchem – na czym się skupić
Poniżej znajdziesz tabele z wyjaśnieniami poszczególnych elementów cechy przeciwwybuchowej. Zielony kolor wskazuje, że dana wartość pochodzi z powyższego oznaczenia, które znajdziesz na tabliczce znamionowej, deklaracji zgodności oraz w certyfikacie badania typu (określanego powszechnie mianem certyfikatu ATEX). Oznaczenia te, jak wspomnieliśmy wcześniej, mówią nam o warunkach w jakich dane urządzenie może być stosowane w sposób bezpieczny. Są one zatem kluczowe dla prawidłowego doboru urządzenia Ex pod kątem bezpieczeństwa oraz zgodności z przepisami. To właśnie na nich skupimy się w dalszej części opracowania.
Grupa urządzenia
| I | Urządzenia przeznaczone do pracy w podziemnych wyrobiskach kopalń | |
| II | Urządzenia przeznaczone do pracy w zakładach innych niż górnicze |
Kategoria urządzenia
W zależności od tego czy mamy do czynienia z urządzeniem pracującym w zakładzie górniczym, czy też w zakładzie innym niż górniczy (patrz grupy urządzenia powyżej) urządzenia mają nadane różne kategorie. Wskazują one w jakich warunkach (grupa I) lub w jakiej strefie zagrożenia wybuchem (grupa II) urządzenie może być stosowane.
Kategorie dla I grupy urządzeń
| M1 | Zakłady górnicze: urządzenia zdolne do działania nawet w przypadku rzadko występujących zdarzeń dotyczących tych urządzeń. Wymagany poziom zabezpieczenia będzie zapewniony w przypadku wystąpienia dwóch niezależnych uszkodzeń | |
| M2 | Zakłady górnicze: źródła zapłonu związane z tym urządzeniem nie mogą stać się aktywne nawet w najbardziej surowych warunkach eksploatacji, w szczególności wynikających z nieostrożnego obchodzenia się z urządzeniem i zmiennych warunków środowiska. Urządzenie przewidziane do wyłączenia w przypadku wystąpienia atmosfery wybuchowej |
Kategorie dla II grupy urządzeń
To do jakiej kategorii producent może zakwalifikować dane urządzenie zależy od gwarantowanego przez to urządzenie poziomu bezpieczeństwa.
Urządzenia mogą być przeznaczone do pracy w strefie gazowej i/lub pyłowej. Dlatego w oznaczeniu na tabliczce znamionowej obok kategorii urządzenia dodaje się litery D i/lub G, gdzie:
- D oznacza atmosferę pyłową (ang. D – dust),
- G oznacza atmosferę wywołaną przez gazy lub pary palnych cieczy (ang. G – gas).
| 1G | Urządzenie przeznaczone dla strefy 0, 1 i 2 generowanej przez gazy lub pary. | Bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa. Urządzenie nie powoduje żadnych efektywnych źródeł zapłonu nawet podczas rzadko występującego wadliwego działania. | |
| 1D | Urządzenie przeznaczone dla strefy 20, 21 i 22 generowanej przez pyły. | ||
| 2G | Urządzenie przeznaczone dla strefy 1 i 2 generowanej przez gazy lub pary | Wysoki poziom bezpieczeństwa. Urządzenie nie powoduje żadnych efektywnych źródeł zapłonu nawet podczas spodziewanego występującego wadliwego działania. | |
| 2D | Urządzenie przeznaczone dla strefy 21 i 22 generowanej przez pyły | ||
| 3G | Urządzenie przeznaczone dla strefy 2 generowanej przez gazy lub pary | Normalny poziom bezpieczeństwa. Urządzenie nie powoduje żadnych efektywnych źródeł zapłonu podczas normalnego działania. | |
| 3D | Urządzenie przeznaczone dla strefy 22 generowanej przez pyły |
UWAGA 1: w niektórych przypadkach urządzenia mogą mieć różne kategorie w różnych miejscach, np. inną w jego wnętrzu a inną na zewnątrz. Przykładem może być wentylator, który wewnątrz ma kategorię 2D (oznacza to, że w kanale może występować strefa 22 lub 21), z kolei na zewnątrz ma kategorię 3D (może być zamontowany w strefie 22). W rezultacie oznaczenie takiego wentylatora będzie wyglądać tak: 2/3D.
UWAGA 2: w obwodach iskrobezpiecznych możemy mieć do czynienia z tzw. urządzeniem towarzyszącym (barierą iskrobezpieczną lub separatorem). Oznacza to, że to urządzenie jest przeznaczone do współpracy z urządzeniem w wykonaniu iskrobezpiecznym zamontowanym w strefie zagrożenia wybuchem, a samo, w zależności od wykonania, może być umieszczone w innej strefie lub w przestrzeni bezpiecznej.
Cecha urządzenia towarzyszącego będzie zawierała kategorię oraz rodzaj zabezpieczenia urządzenia, z którym może współpracować. Przy czym wspomniana kategoria będzie umieszczona w nawiasach okrągłych, natomiast rodzaj zabezpieczenia znajdzie się w nawiasach kwadratowych (patrz tabela poniżej). Jeśli urządzenie towarzyszące jest przeznaczone do:
- montażu poza strefą zagrożenia wybuchem, to w oznaczeniu będą wyłącznie kategoria i rodzaj zabezpieczenia urządzenia, z którym może ono współpracować (w nawiasach),
- montażu w strefie zagrożenia wybuchem, to w oznaczeniu, oprócz kategorii oraz rodzaju zabezpieczenia urządzenia, z którym może współpracować (punkt 1 powyżej) będzie dodatkowo jego własna kategoria i rodzaj zabezpieczenia umieszczone poza nawiasami.
Przykład oznaczenia Ex dla połączenia urządzenie Ex – urządzenie towarzyszące w przypadku obwodów iskrobezpiecznych
| Strefa 0 | Strefa 1 | Strefa niezagrożona |
| II 1G Ex ia IIC T4 Ga Oznaczenie urządzenia w wykonaniu iskrobezpiecznym | II (1)G [Ex ia Ga] IIC Oznaczenie urządzenia towarzyszącego | |
| II 1G Ex ia IIC T4 Ga Oznaczenie urządzenia w wykonaniu iskrobezpiecznym | II 2(1)G Ex d [ia Ga] IIC T4 Gb Oznaczenie urządzenia towarzyszącego |
Przykład graficzny 1
Przykład graficzny 2
Przykłady kategorii urządzeń:
| Oznaczenie | Opis | Opis, przykłady | |
|---|---|---|---|
| Ex II 1 D | Urządzenie grupy II do stosowania poza kopalniami, kategoria 1 pyłowa | Montaż w strefie 20 |  |
| Ex II (1) G D | Urządzenie grupy II, urządzenie stowarzyszone, do współpracy z urządzeniem kategorii 1 pyłowej i gazowej | Montaż poza strefą Ex, współpracuje z urządzeniem zamontowanym w strefie 0 lub 20 |  |
| Ex II 2 (1) G | Urządzenie grupy II, urządzenie stowarzyszone kategorii 2, do współpracy z urządzeniem kategorii 1 gazowej | Montaż w strefie 1, współpracuje z urządzeniem zamontowanym w strefie 0 (np. urządzenie stowarzyszone zamontowane w strefie 1 współpracujące z urządzeniem zamontowanym w strefie 0) |  |
| Ex II (2) G (1) G | Urządzenie grupy II, urządzenie stowarzyszone, do współpracy z urządzeniem kategorii 1 gazowej oraz kategorii 2 gazowej | Montaż poza strefą Ex, współpracuje z urządzeniem zamontowanym w strefie 1 i urządzeniem zamontowanym w strefie 0 |  |
| Oznaczenie | Opis | Opis, przykłady | |
|---|---|---|---|
| II 1/2 G | Urządzenie grupy II, część urządzenia kategoria 1, część kategoria 2 gazowa | Montaż na pograniczu stref, część urządzenia pracuje w strefie 0, część w strefie 1 (np. czujnik zamontowany w ściance zbiornika pomiędzy strefą 0 i 1) |  |
| II 3/3 D | Urządzenie grupy II, urządzenie kategorii 3 wewnątrz i na zewnątrz urządzenia | Montaż na pograniczu stref, we wnętrzu urządzenia strefa 22, na zewnątrz strefa 22 (np. wentylator, w którego wnętrzu jest strefa 22 zamontowany w strefie 22) |  |
| II 2/- G | Urządzenie grupy II, urządzenie kategorii 2 wewnątrz | Montaż na pograniczu stref, we wnętrzu urządzenia strefa 1, na zewnątrz brak strefy (np. wentylator, w którego wnętrzu jest strefa 1 zamontowany poza strefą Ex) |  |
| II -/3 D | Urządzenie grupy II, urządzenie kategorii 3 na zewnątrz | Wewnątrz urządzenia atmosfera niewybuchowa, na zewnątrz urządzenia strefa 22 (np. wentylator tłoczący atmosferę niewybuchową zamontowany w strefie 22) |  |
| II 3 G II 2 D |
Urządzenie grupy II, urządzenie kategorii 3 gazowej i kategorii 2 pyłowej | Montaż w strefie 2 lub strefie 21 |  |
| GD | System ochronny do użytku w atmosferach gazu/pary/pyłu | Montaż w strefie 0, 1, 2 lub w strefie 20, 21, 22 |  |
Jak określić wymaganą kategorię urządzenia?
Aby wiedzieć jaką kategorię powinno mieć dane urządzenie musisz sprawdzić w jakiej strefie zagrożenia wybuchem będzie pracowało.
Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej (Dz. U. 2010 nr 138 poz. 931), które wprowadza do polskiego prawodawstwa dyrektywę ATEX USER (1999/92/WE) w strefach zagrożonych wybuchem należy stosować urządzenia elektryczne i nieelektryczne o odpowiedniej kategorii, dobranej do rodzaju wyznaczonej strefy:
– w strefie 0 można stosować jedynie urządzenia kategorii 1G,
– w strefie 1 – urządzenia kategorii 1G lub 2G,
– w strefie 2 – urządzenia kategorii 1G, 2G lub 3G,
– w strefie 20 można stosować jedynie urządzenia kategorii 1D,
– w strefie 21 – urządzenia kategorii 1D lub 2D,
– w strefie 22 – urządzenia kategorii 1D, 2D lub 3D
Strefy wyznacza się na podstawie norm PN-EN IEC 60079-10-1:2021-09 – Klasyfikacja przestrzeni. Gazowe atmosfery wybuchowe oraz PN EN 60079-10-2:2015-06 – Klasyfikacja przestrzeni. Pyłowe atmosfery wybuchowe biorąc pod uwagę m.in. poniższe aspekty:
- w przypadku stref gazowych
- właściwości substancji
- możliwe źródła emisji, które mogą prowadzić do powstania atmosfery wybuchowej
- stopień emisji (ciągły, pierwszy lub drugi)
- prędkość przepływu powietrza nad źródłem emisji
- stopień rozrzedzenia
- dostępność/niezawodność wentylacji
- przeszkody fizyczne
- w przypadku stref pyłowych
- właściwości substancji
- możliwe źródła emisji, które mogą prowadzić do powstania atmosfery wybuchowej
- rozmiar cząstek pyłu (granulacja),
- gęstość właściwą pyłu
- wilgotność pyłu
- ciśnienie panujące w urządzeniu zawierającym pył
- miejsce i rozmiar otworu przez który dochodzi do emisji
- wydajność emisji
- obecność lub nie wentylacji wyciągowej
- istniejące przeszkody mechaniczne
- stosowane czynności porządkowe – skuteczność sprzątania
Przeprowadzona klasyfikacja ma za zadanie wskazanie obszarów na terenie instalacji, w których może się pojawić atmosfera wybuchowa. W zależności od czasu lub częstości jej występowania możemy wyznaczyć strefy:
| STREFA 0 | Atmosfera wybuchowa występuje stale, często lub przez długie okresy |
| STREFA 20 | |
| STREFA 1 | Atmosfera wybuchowa może czasem wystąpić w trakcie normalnego działania |
| STREFA 21 | |
| STREFA 2 | Atmosfera wybuchowa nie występuje w czasie normalnego działania, a w czasie wystąpienia utrzymuje się przez krótki okres |
| STREFA 22 |
Klasyfikację stref zagrożenia wybuchem znajdziesz w ocenie ryzyka wybuchu lub ocenie zagrożenia wybuchem. Zgodnie z zapisami dyrektywy ATEX USER (1999/92/WE), obowiązek opracowania oceny ryzyka wybuchu wraz z wyznaczeniem stref zagrożenia wybuchem spoczywa na pracodawcy. W praktyce zadanie to zlecane jest zewnętrznym firmom eksperckim. Jedną z takich firm jest GRUPA WOLFF, która w swojej 30 letniej historii wykonała kilkaset ocen ryzyka wybuchu dla zakładów przemysłowych z wszystkich najważniejszych branż.
Podgrupa wybuchowości dla gazów i par cieczy palnych
Palne gazy i pary cieczy palnych mają przypisane podgrupy wybuchowości IIA, IIB lub IIC. Określa się je m.in. na podstawie badania maksymalnej szczeliny gaszącej (MESG – Maximum Experimental Safe Gap) lub minimalnego prądu zapalającego (MIC – Minimum Ignition Current).
| Wartości graniczne MESG | Podgrupa wybuchowości |
| ≥ 0,9 mm | IIA |
| 0,5 mm < MESG < 0,9 mm | IIB |
| ≤ 0,5 mm | IIC |
| Wartości graniczne MIC | Podgrupa wybuchowości |
| > 0,8 | IIA |
| 0,45 ≤ MIC ≤ 0,8 | IIB |
| < 0,45 | IIC |
Jak określić podgrupę wybuchowości dla gazów i par cieczy?
W przypadku gazów i par cieczy palnych podgrupę wybuchowości można znaleźć w normie PN-EN ISO/IEC 80079-20-1 Atmosfery wybuchowe. Część 20-1: właściwości materiałowe dotyczące klasyfikacji gazów i par. Metody badań i dane tabelaryczne, gdzie znajduje się tabela z wynikami dla ponad dwustu substancji. W razie potrzeby możesz także zgłosić się do nas, abyśmy sprawdzili w naszych bazach danych.
Jeśli powyższe metody zawiodą, to aby określić podgrupę wybuchowości wg wspomnianej normy należy wykonać:
- Laboratoryjne badanie współczynnika MIC (minimalny prąd zapalający),
- Laboratoryjne badanie maksymalnego doświadczalnego prześwitu bezpiecznego (MESG), inaczej minimalnej szczeliny gaszącej,
- określenie podgrupy na bazie podobieństwa budowy chemicznej (tzw. klasyfikacja tymczasowa).
Do określenia podgrupy wybuchowości z reguły wystarczy wyznaczyć tylko jeden z parametrów (najczęściej jest to MIC). Jedynie w przypadku, gdy wynik jest na granicy to należy potwierdzić go poprzez wyznaczenie drugiego z parametrów.
Jak dobrać urządzenie do pracy w strefie zagrożenia wybuchem utworzonej przez substancje z danej podgrupy wybuchowości – dla gazów i par cieczy?
| IIA | Urządzenie z oznaczeniem IIA może być stosowane w strefach zagrożenia wybuchem generowanych wyłącznie przez gazy i pary z podgrupy IIA. | |
| IIB | Urządzenie z oznaczeniem IIB może być stosowane w strefach zagrożenia wybuchem generowanych przez gazy i pary z podgrupy IIA oraz IIB. | |
| IIC | Urządzenie z oznaczeniem IIC może być stosowane w strefach zagrożenia wybuchem generowanych generowanych przez gazy i pary z podgrupy IIA, IIB, IIC. |
*MESG – Maximum Experimental Safe Gap – tzw. szczelina gasząca. Wartość w milimetrach określana w warunkach laboratoryjnych dla gazów i par. **MIC – Minimalny prąd zapalający – minimalny prąd w obwodzie zdolny do zapłonu stechiometrycznej mieszaniny gazu lub pary, MIC określa się jako stosunek prądu zapalającego danej substancji do prądu zapalającego mieszaninę metanu z powietrzem.
Podgrupa wybuchowości dla pyłów
Palne pyły mają przypisane podgrupy wybuchowości IIIA, IIIB i IIIC.
| Podgrupa wybuchowości | Opis |
| IIA aglomerat lotnych włókien palnych | Cząstki, ciała stałego, zawierające włókna, o znamionowych wymiarach większych niż 500μm, osiadającego pod wpływem swojego ciężaru, ale mogące pozostawać zawieszone w powietrzu – np. włókna sztucznego jedwabiu, bawełny, juty, konopie, włókna kakao |
| IIB pyły nieprzewodzące | Pyły palne o rezystancji elektrycznej większej niż 103 ꭥ*m |
| IIC pyły przewodzące | Pyły palne o rezystancji elektrycznej nie większej niż 103 ꭥ*m |
Jak określić podgrupę wybuchowości dla pyłów i włókien?
W przypadku pyłów podgrupa wybuchowości zależy od kształtu i wielkości cząstek pyłu (lotne włókna palne – podgrupa IIIA) oraz od rezystywności elektrycznej (IIIB – pyły nieprzewodzące lub IIIC – pyły przewodzące). Określenie tych parametrów wykonuje się wg zapisów z normy PN-EN ISO/IEC 80079-20-2:2016-05 Atmosfery wybuchowe — Część 20-2: Właściwości materiałowe — Metody badań pyłów palnych.
Jak dobrać urządzenie do pracy w strefie zagrożenia wybuchem utworzonej przez substancje z danej podgrupy wybuchowości – dla palnych pyłów?
| IIIA | Urządzenie z oznaczeniem IIIA może być stosowane wyłącznie w strefach zagrożenia wybuchem generowanych przez pyły z podgrupy IIIA. | |
| IIIB | Urządzenie z oznaczeniem IIIB może być stosowane w strefach zagrożenia wybuchem generowanych przez pyły z podgrupy IIIA oraz IIIB. | |
| IIIC | Urządzenie z oznaczeniem IIIC może być stosowane w strefach zagrożenia wybuchem generowanych przez pyły z podgrupy IIIA, IIIB, IIIC. |
Temperatura powierzchni urządzenia jako potencjalne źródło zapłonu
O ile w przypadku większości źródeł zapłonu jakie mogą wystąpić w urządzeniu zastosowanie danego zabezpieczenie ogranicza ryzyko jego wystąpienia, to temperatury jest inaczej. Zastosowane zabezpieczenie nie eliminuje jej całkowicie, a jedynie ogranicza do pewnego poziomu. Jakiego?
O tym informuje nas kolejna pozycja w cesze przeciwwybuchowej. W przypadku pyłów producent podaje konkretną wartości maksymalnej temperatury powierzchni, natomiast w przypadku gazów i par cieczy palnych – klasę temperaturową, do której przypisana jest temperatura powierzchni urządzenia.
Klasa temperaturowa (gazy i pary)
Klasę temperaturową urządzenia wyznacza jego producent i jest to maksymalna temperatura jaka może się pojawić na jego powierzchni w najbardziej niekorzystnych warunkach pracy (np. najwyższa temperatura otoczenia, najwyższe obciążenie urządzenia). Jeśli w różnych warunkach pracy urządzenie może osiągnąć różne temperatury powierzchni, producent może podać w cesze rożne klasy temperaturowe – wymaga to jednak doprecyzowania.
Dobierając urządzenie do pracy w danej strefie zagrożenia wybuchem musimy porównać jego klasę temperaturową z klasą temperaturową gazu i/lub pary, które mogą tworzyć atmosferę wybuchową w tej strefie. Klasa temperaturowa gazu lub par zależy z kolei od ich temperatury samozapłonu. Inaczej mówiąc, musimy tak dobrać urządzenie, żeby temperatura na jego powierzchni wyrażona klasą temperaturową nie przekroczyła temperatury samozapłonu substancji, z którą to urządzenie może mieć kontakt.
| T6 | Urządzenie może być stosowane dla gazów i par, których temperatura samozapłonu jest wyższa niż 85oC. Przykładowo mogą to być gazy i pary o temp. zapłonu: 90oC, 120oC, 230oC, 528oC, 1252oC | |
| T5 | Urządzenie może być stosowane dla gazów i par, których temperatura samozapłonu jest wyższa niż 100oC. Przykładowo mogą to być gazy i pary o temp. zapłonu: 120oC, 230oC, 528oC, 1252oC | |
| T4 | Urządzenie może być stosowane dla gazów i par, których temperatura samozapłonu jest wyższa niż 135oC. Przykładowo mogą to być gazy i pary o temp. zapłonu: 230oC, 528oC, 1252oC | |
| T3 | Urządzenie może być stosowane dla gazów i par, których temperatura samozapłonu jest wyższa niż 200oC. Przykładowo mogą to być gazy i pary o temp. zapłonu: 230oC, 528oC, 1252oC | |
| T2 | Urządzenie może być stosowane dla gazów i par, których temperatura samozapłonu jest wyższa niż 300oC. Przykładowo mogą to być gazy i pary o temp. zapłonu: 528oC, 1252oC | |
| T1 | Urządzenie może być stosowane dla gazów i par, których temperatura samozapłonu jest wyższa niż 450oC. Przykładowo mogą to być gazy i pary o temp. zapłonu: 528oC, 1252oC |
Maksymalna temperatura powierzchni urządzenia (pyły)
Nieco inaczej wygląda to w przypadku maksymalnej temperatury powierzchni urządzenia. W tym przypadku należy dopuszczalną temperaturę dla urządzeń obliczyć zgodnie z poniższą tabelą.
| T…oC | Aby zweryfikować czy dane urządzenie może bezpiecznie pracować w strefie zagrożenia wybuchem tworzonej przez konkretny palny pył należy wykonać proste obliczenia dopuszczalnej temperatury jego powierzchni. Ich celem jest uwzględnienie odpowiednich marginesów bezpieczeństwa. Temperatura zapłonu obłoku pyłu Temperatura pionowych (nachylonych pod kątem większym niż 60° w stosunku do poziomu) nagrzanych powierzchni nie może przekraczać 2/3 wartości minimalnej temperatury zapłonu obłoku pyłu. Tbezp. dla obłoku = 2/3 • Tobłoku Temperatura zapłonu warstwy pyłu Maksymalną dopuszczalną temperaturę poziomych powierzchni urządzeń, na których może się tworzyć warstwa pyłu określa się uwzględniając grubość tej warstwy. Temperatura ta dla urządzeń pokrytych warstwą pyłu o grubości nie większej niż 5 mm nie powinna przekraczać wartości o 75°C niższej od minimalnej temperatury zapłonu warstwy tego pyłu. Tbezp. dla warstwy 5mm = T5mm – 75°C Dla bezpieczeństwa najczęściej przyjmuje się, że maksymalna temperatura powierzchni urządzenia musi być niższa od mniejszej z wyliczonych wartości. W przeciwnym wypadku dane urządzenie nie spełnia Twoich wymagań. |
Jak określić temperaturę obłoku pyłu Tobłoku oraz temperaturę warstwy pyłu T5mm?
Obie wartości wyznacza się w notyfikowanych laboratoriach badając konkretny pył z obszaru Twojego obiektu. Należy w tym celu pobrać próbkę z miejsca, gdzie przewiduje się, że pył będzie miał najbardziej wymagające parametry palności i wybuchowości (wraz z badaniem temperatur zapłonu najczęściej bada się także szereg innych parametrów – dolną granicę wybuchowości, minimalną energię zapłonu, maksymalne ciśnienie wybuchu czy stała Kst).
Jeśli Twój zakład posiada dokument zabezpieczenia przed wybuchem (DZPW) wykonany na podstawie oceny ryzyka wybuchu (ORW), to obie temperatury powinieneś znaleźć właśnie tam. Możesz także skorzystać z danych literaturowych, niemniej to rozwiązanie będzie obarczone pewną, czasem sporą, niedokładnością.
Jeśli masz problem z odszukaniem tych wartości skontaktuj się z nami. Posiadamy obszerną bazę danych z parametrami palnych pyłów, które udostępnimy Ci za darmo. Możemy także na Twoje zlecenie wykonać testy w laboratorium. To ostatnie rozwiązanie jest najlepsze, ponieważ wspomniane parametry nie są stałymi fizycznymi i ich wartości, zależą od kilku czynników jak rozdrobnienie cząstek badanego pyłu, jego wilgotności czy zawartości domieszek.
Dlatego pył w różnych punktach instalacji może mieć inne właściwości palne i wybuchowe. W skrajnych przypadkach ten sam pod względem chemicznym pył pochodzący z jednego punktu instalacji może być bezpieczny (np. wysoki poziom wilgoci), podczas gdy pył z innego miejsca może stwarzać wysokie ryzyko wybuchu (np. pył pochodzący z suszarni lub młyna). Poniżej przykład parametrów pyłu drewna w różnych częściach instalacji:
| Miejsce poboru próbki pyłu | Dolna granica wybuchowości DGW [g/m3] | Minimalna energia zapłonu MEZ [mJ] | Temp. zapłonu obłoku pyłu Tobł. [oC] | Temp. zapłonu warstwy pyłu T5mm. [oC] | Maksymalne ciśnienie wybuchu Pmax [bar] | Wskaźnik wybuchowości Kst [bar*m/s] |
| Przesiewacz | 30 | 173 | 430 | 330 | 8,5 | 57,2 |
| Szlifierki | 30 | 55 | 430 | 320 | 9,5 | 91,1 |
| Przesyp | 30 | 120 | 430 | 330 | 8,6 | 58,5 |
Ze względu na powyższe powinniśmy się zastanowić, gdzie te parametry będą najwyższe, tzn. gdzie w naszej instalacji pył jest najdrobniejszy i najbardziej suchy i stamtąd pobrać go do badania. Najczęściej zalecamy pobranie próbki z odpylaczy. Ilość pyłu potrzeba do wykonania pełnych badań to ok. 3,5 kg.
Zadania do wykonania
Zadanie 1
Poszukujesz oprawy oświetleniowej do pracy w zakładzie przemysłowym branży chemicznej. Będzie ona pracować w 2 strefie zagrożenia wybuchem wywołanej przez wodór. Wiesz, że gaz ten należy do podgrupy wybuchowości IIC oraz klasy temperaturowej T1. Które z urządzeń może pracować w tych warunkach zagrożenia wybuchem?
Które urządzenie/a jest właściwe?
| Urządzenie 1 | Urządzenie 2 | Urządzenie 3 |
| II 2 D Ex tb IIIC T70°C Db II 3 G Ex ec IIC T4 Gc | II 3 D Ex tc IIIC T70°C Dc II 2 G Ex eb IIC T2 Gb | II 3 D Ex tc IIIC T170°C Dc II 3 G Ex ec IIA T1 Gc |
Odpowiedź:
Ponieważ mamy do czynienia z gazową atmosferą wybuchową, to skupiamy się jedynie na drugim wierszu oznaczenia, gdyż to on odnosi się do gazów i par cieczy. Analizując opisaną sytuację wiemy, że minimalne wymagania jakie powinno spełniać urządzenie muszą umożliwiać pracę w następujących warunkach:
- gazowa atmosfera zagrożenia wybuchem,
- strefa 2
- podgrupa wybuchowości IIC
- klasa temperaturowa T1
- nie jest wymagany certyfikat badania typu ATEX (strefa 2)
Urządzenie 1
II 3 G Ex ec IIC T4 Gc
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 3 G | urządzenie może pracować 2 strefie zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością gazów lub par cieczy | ✔ |
| IIC | urządzenie może pracować ze wszystkimi podgrupami wybuchowości gazów i par cieczy (IIA, IIB i IIC) | ✔ |
| T4 | oznacza, że urządzenie może pracować z gazami i parami cieczy z następującymi klasami temperaturowymi T1, T2, T3 oraz T4 | ✔ |
| Wniosek – urządzenie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Urządzenie 2
II 2 G Ex eb IIC T2 Gb
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 2 G | urządzenie może pracować w strefie 1 oraz strefie 2 zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością gazów lub par cieczy | ✔ |
| IIC | urządzenie może pracować ze wszystkimi podgrupami wybuchowości gazów i par cieczy (IIA, IIB i IIC) | ✔ |
| T2 | oznacza, że urządzenie może pracować z gazami i parami cieczy z następującymi klasami temperaturowymi T1, oraz T2 | ✔ |
| Wniosek – urządzenie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Urządzenie 3
II 3 G Ex ec IIA T1 Gc
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 3 G | urządzenie może pracować 2 strefie zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością gazów lub par cieczy | ✔ |
| IIA | urządzenie może pracować tylko z substancjami z podgrupy wybuchowości gazów i par cieczy IIA | ⛌ |
| T1 | oznacza, że urządzenie może pracować z gazami i parami cieczy o klasie temperaturowej T1 | ✔ |
| Wniosek – urządzenie nie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Zadanie 2
Sytuacja jak w zadaniu 1. z tym, że oprócz wodoru w obszarze pracy oprawy może pojawić się także siarkowodór. Parametry obu gazów znajdziesz w tabeli poniżej. Dla przypomnienia mamy do czynienia z 2 strefą zagrożenia wybuchem oraz zakładem przemysłowym innym niż górniczy.
| Podgrupa wybuchowości | Klasa temp. | |
| Wodór | IIC | T1 |
| Siarkowodór | IIB | T3 |
Które urządzenie/a jest właściwe?
| Urządzenie 1 | Urządzenie 2 | Urządzenie 3 |
| II 2 D Ex tb IIIC T70°C Db II 3 G Ex ec IIC T4 Gc | II 3 D Ex tc IIIC T70°C Dc II 2 G Ex eb IIC T2 Gb | II 3 D Ex tc IIIC T70°C Dc II 3 G Ex ec IIA T1 Gc |
Odpowiedź:
Ponieważ mamy do czynienia z gazową atmosferą wybuchową, to skupiamy się jedynie na drugim wierszu oznaczenia, gdyż to on odnosi się do gazów i par cieczy. ponieważ tym razem mamy do czynienia z dwoma gazami, to do doboru urządzenia musimy wybrać z tej pary najbardziej wymagające/niekorzystne? parametry. Zatem analizując opisaną sytuację wiemy, że minimalne wymagania jakie powinno spełniać urządzenie muszą umożliwiać pracę w takich warunkach:
- atmosfera gazowa
- strefa 2
- podgrupa wybuchowości IIC (wodór)
- klasa temperaturowa T3 (siarkowodór)
- nie jest wymagany certyfikat badania typu ATEX (strefa 2)
Urządzenie 1
II 3 G Ex ec IIC T4 Gc
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 3 G | urządzenie może pracować 2 strefie zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością gazów lub par cieczy | ✔ |
| IIC | znaczy, że urządzenie może pracować ze wszystkimi podgrupami wybuchowości gazów i par cieczy (IIA, IIB i IIC) | ✔ |
| T4 | oznacza, że urządzenie może pracować z gazami i parami cieczy z następującymi klasami temperaturowymi T1, T2, T3 oraz T4 | ✔ |
| Wniosek – urządzenie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Urządzenie 2
II 2 G Ex eb IIC T2 Gb
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 2 G | urządzenie może pracować strefie 1 oraz strefie 2 zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością gazów lub par cieczy | ✔ |
| IIC | oznacza, że urządzenie może pracować ze wszystkimi podgrupami wybuchowości gazów i par cieczy (IIA, IIB i IIC) | ✔ |
| T2 | urządzenie może pracować z gazami i parami cieczy z następującymi klasami temperaturowymi T1, oraz T2, ale nie może być stosowane z T3, T4, T5 i T6 | ⛌ |
| Wniosek – urządzenie nie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Urządzenie 3
II 3 G Ex ec IIA T1 Gc
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 3 G | urządzenie może pracować 2 strefie zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością gazów lub par cieczy | ✔ |
| IIA | urządzenie może pracować tylko z substancjami z podgrupy wybuchowości gazów i par cieczy IIA (nie może pracować z substancjami IIB i IIC) | ⛌ |
| T1 | urządzenie może pracować z gazami i parami cieczy z następującymi klasami temperaturowymi T1, ale nie może być stosowane z T2, T3, T4, T5 i T6 | ⛌ |
| Wniosek – urządzenie nie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Zadanie 3
Chcesz dobrać oprawę oświetleniową dla zakładu z branży spożywczej. Oprawa będzie pracować w przestrzeni gdzie może wystąpić 22 strefa zagrożenia wybuchem spowodowana przez obecność mąki i pyłu cukru. Przeprowadziłeś badania wybuchowości tych pyłów. Poniżej znajdziesz wyciąg z tych badań:
| Temperatura zapłonu warstwy pyłu [5mm] | Temperatura zapłonu obłoku pyłu | Podgrupa wybuchowości | |
| Mąka | 460°C | 390°C | IIIB |
| Cukier | 430°C | 310°C | IIIB |
Które urządzenie/a jest właściwe?
| Urządzenie 1 | Urządzenie 2 | Urządzenie 3 |
| II 2 D Ex tb IIIC T70°C Db II 3 G Ex ec IIC T4 Gc | II 3 D Ex tc IIIA T70°C Dc II 2 G Ex eb IIC T2 Gb | II 3 D Ex tc IIIB T230°C Dc II 3 G Ex ec IIA T1 Gc |
Odpowiedź:
Ponieważ mamy do czynienia z pyłową atmosferą wybuchową, to skupiamy się jedynie na pierwszym wierszu oznaczenia. Analizując opisaną sytuację wiemy, że minimalne wymagania jakie powinno spełniać urządzenie muszą umożliwiać pracę w takich warunkach:
- atmosfera pyłowa
- strefa 22
- podgrupa wybuchowości IIIB
- maksymalna temperatura powierzchni urządzenia powinna być niższa niż 207°C
- nie jest wymagany certyfikat badania typu ATEX (strefa 22)
WYJAŚNIENIE: Aby obliczyć maksymalną temperatura powierzchni urządzenia wzięliśmy niższą wartość temperatury zapłonu warstwy pyłu (cukier – 430°C) oraz temperatury zapłonu obłoku pyłu (cukier – 310°C), a następnie przedstawiliśmy do poniższych wzorów. Po wykonaniu obliczeń wybraliśmy niższy z wyników.
Tbezp. dla warstwy 5mm = T5mm – 75°C
Tbezp. dla obłoku = 2/3 • Tobłoku
Tobłoku = 310°C — 2/3 → 206 °C
T5mm = 430°C — 430 – 75 → 355 °C
WNIOSEK: maksymalna dopuszczalna temperatura zewnętrznej powierzchni urządzenia nie może przekraczać 206°C.
Urządzenie 1
II 2 D tb IIIC T70°C Db
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 2 D | urządzenie może pracować w strefie 21 oraz 22 zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością palnych pyłów | ✔ |
| IIIC | urządzenie może pracować ze wszystkimi podgrupami wybuchowości pyłów (IIIA, IIIB i IIIC) | ✔ |
| T70°C | maksymalna temperatura powierzchni tego urządzenia nie przekroczy 70°C, co jest wartością niższą od 206°C | ✔ |
| Wniosek – urządzenie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Urządzenie 2
II 3 D Ex tc IIIA T70°C Dc
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 3 D | urządzenie może pracować w strefie 22 zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością palnych pyłów | ✔ |
| IIIA | urządzenie może pracować tylko z substancjami z podgrupy wybuchowości pyłów IIIA | ⛌ |
| T70°C | maksymalna temperatura powierzchni tego urządzenia nie przekroczy 70°C, co jest wartością niższą od 206°C | ✔ |
| Wniosek – urządzenie nie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Urządzenie 3
II 3 D Ex tc IIIB T230°C Dc
| II | oprawa może pracować we wszystkich zakładach przemysłowych innych niż górnicze | ✔ |
| 3 D | urządzenie może pracować w strefie 22 zagrożenia wybuchem spowodowanego obecnością palnych pyłów | ✔ |
| IIIB | urządzenie może pracować z substancjami z podgrupy wybuchowości pyłów IIIA lub IIIB | ✔ |
| T230°C | maksymalna temperatura powierzchni tego urządzenia nie przekroczy 230°C, co jest wartością wyższą od 206°C | ⛌ |
| Wniosek – urządzenie nie może pracować w wymaganych warunkach. | ||
Bardzo ważna uwaga na koniec:
Zwróć prosze uwagę, że dobierając urządzenia do pracy w strefach zagrożenia wybuchem bierzemy pod uwagę ich kategorię, podgrupę wybuchowości oraz klasę temperaturową (urządzenia dla gazów i par palnych cieczy) lub maksymalną temperaturę na powierzchni (urządzenia do pyłów). W ogóle nie interesuje nas to, w jaki sposób urządzenie jest wykonane (w osłonie budowy wzmocnionej “e”, w osłonie ognioszczelnej “d” czy jest chronione przez obudowę “t”). Ta informacja jest istotna później, przy eksploatacji urządzenia – przy jego przeglądach i konserwacji.