Ex d Alev Sızdırmaz Muhafaza: Tasarım, Avantajlar ve Sınırlamalar

Ex d Alev Sızdırmaz Muhafaza Uygulamaları

Bu yazıda ele alınan birçok konu; anahtarlama, ölçüm ve kontrol cihazları dahil olmak üzere farklı ekipmanların monte edildiği muhafazalarla ilgilidir. Bununla birlikte, Ex d koruma konseptinin yalnızca muhafazalarla sınırlı olmadığını, geniş bir ürün yelpazesinde uygulanabildiğini vurgulamak gerekir.

Ex d alev sızdırmaz koruma tipine sahip ekipmanlara şu ürünler örnek verilebilir:

Ex d Alev Sızdırmaz Muhafaza: Çalışma Prensibi

Ex d koruma tipi, özel olarak tasarlanmış bir muhafaza kullanılmasına dayanır. Bu koruma prensibinde, patlayıcı atmosferin muhafaza içine girebileceği ve muhafaza içinde bir patlama meydana gelebileceği kabul edilir. Ancak oluşan patlamanın muhafaza dışındaki patlayıcı atmosferi tutuşturmasına izin verilmez.

Başka bir ifadeyle, Ex d muhafaza iç patlamaya dayanmalı ve patlamanın dış ortama alev veya tutuşturucu sıcak gaz olarak yayılmasını engellemelidir.

Bu korumanın etkili olabilmesi için belirli teknik koşulların eksiksiz şekilde sağlanması gerekir. Aksi halde koruma etkisiz hale gelebilir ve muhafaza dışında ikincil bir patlama riski oluşabilir.

Ex d Korumasının Temel Varsayımları

• Patlayıcı atmosfer muhafaza içine nüfuz edebilir.
• Muhafaza içinde normal, yani Ex olmayan ekipmanlar kullanılabilir.
• Bu nedenle muhafaza içinde yüksek sıcaklık, elektriksel ark veya kıvılcım gibi tutuşturma kaynakları oluşabilir.
• Muhafaza, iç patlama basıncına dayanabilecek mekanik mukavemete sahip olmalıdır.
• Muhafaza ile kapak arasındaki mekanik birleşim yüzeyleri başta olmak üzere belirli bağlantı noktaları, alev yolu oluşturacak şekilde tasarlanmalıdır.
• Alev yolu, iç patlama sırasında oluşan basıncın kontrollü şekilde tahliye edilmesini sağlarken alevi söndürmeli ve dışarı çıkan sıcak gazları, dış ortamdaki patlayıcı atmosferi tutuşturamayacak seviyeye kadar soğutmalıdır.

Alev Yolunda Hasar Oluşması

Peki alev yolu; çukurlaşma, darbe izi, çizik veya benzeri mekanik hasarlar nedeniyle zarar görürse ne olur?

Bu durumda Ex d korumanın etkinliği azalabilir veya tamamen ortadan kalkabilir. Alev yolundaki hasar, muhafaza içinde oluşan patlamanın dış ortama aktarılmasına ve muhafaza dışında ikincil bir patlamaya yol açabilir.

Bu durum şu şekilde özetlenebilir:

1. Hasarsız bir muhafaza içinde patlama meydana gelir.
2. Muhafaza gövdesi ile kapak arasındaki alev yolunda çizik veya hasar oluşur.
3. İç patlamanın alevi ve sıcak gazları bu hasarlı bölgeden dış ortama geçerek ikincil bir patlamaya neden olabilir.
   Bu nedenle Ex d muhafazalarda alev yolu yüzeylerinin korunması, denetlenmesi ve hasar görmesi halinde uygun şekilde değerlendirilmesi kritik öneme sahiptir.

Ex d Korumanın Avantajları

• Küçük boyutlu tipik çözümlerde nispeten düşük maliyet sağlayabilir.
• Muhafaza içinde standart, yani Ex olmayan elektrikli ekipmanların kullanılmasına imkân tanır. Bu da cihazın toplam maliyetini düşürebilir.
• Muhafaza içine kıvılcım veya ısı oluşturabilecek bileşenlerin yerleştirilmesine olanak sağlar.
• Ex versiyonları bulunmayan yüksek güçlü ekipmanların veya standart dışı bileşenlerin tehlikeli alanlarda kullanılabilmesine imkân tanır.
• Farklı fonksiyonlara sahip cihazların tek bir korumalı muhafaza içinde toplanmasına olanak sağlayabilir.

Ex d Korumanın Sınırlamaları

• Orta ve büyük ölçekli muhafazalarda satın alma maliyeti oldukça yüksek olabilir.
• Alev yolu hasara karşı hassastır. Alev yolunda oluşan çizik, çukurlaşma veya deformasyon korumanın etkinliğini azaltabilir.
• IEC 60079-1 standardına uygun ekipmanlarda onarım maliyetleri yüksek olabilir. Çoğu durumda ekipmanın sökülmesi ve üreticiye veya yetkili onarım kuruluşuna gönderilmesi gerekebilir.
• Muhafazalar genellikle ağırdır. Bu durum montajı, taşıma işlemlerini ve saha kullanımını zorlaştırabilir.
• Alev yolu hasarını otomatik olarak algılayan bir sistem bulunmadığından, denetim maliyetleri artabilir.
• Yakın denetimlerde alev yolunun ayrıntılı şekilde kontrol edilmesi gerekir.
• Mevcut muhafaza ölçüleri sınırlı olabilir; bu da bazı özel uygulamalarda tasarım esnekliğini azaltabilir.

Avrupa ve Kuzey Amerika’da Farklı Ex d Koruma Konseptleri

Farklı ekonomik bölgelerde farklı standartlar ve uygulama yaklaşımları geçerlidir. Avrupa’da Ex d koruma tipi için temel başvuru standardı IEC 60079-1 standardıdır. Kuzey Amerika’da ise UL 1203 veya FM 3615 gibi standartlar esas alınır.

Bu nedenle Ex d patlama koruması konusunda hem terminoloji hem de temel tasarım yaklaşımı bakımından belirli farklılıklar bulunur.

Terminoloji Farklılıkları

Öncelikle terminolojiden başlamak gerekir. Çünkü yanlış terminoloji kullanımı ciddi yanlış anlamalara yol açabilir.

Avrupa’da IEC 60079-1 standardına göre Ex d koruma tipine sahip cihazlar “flameproof” olarak adlandırılır. Türkçede bu terim için en uygun karşılık “alev sızdırmaz” veya “alev sızdırmaz muhafaza”dır.

Buna karşılık, patlayıcı atmosferlerde kullanılmak üzere tasarlanmış cihazlar, sahip oldukları koruma tipinden bağımsız olarak genel anlamda “patlamaya karşı korumalı ekipman” veya “Ex ekipman” olarak adlandırılır.

Kuzey Amerika’da ise “explosion-proof” terimi çoğunlukla Ex d benzeri koruma konseptine sahip cihazlar için kullanılır.

Bu nedenle “flameproof”, “explosion-proof”, “alev sızdırmaz” ve “patlamaya karşı korumalı” ifadeleri her zaman birebir aynı teknik anlamda kullanılmamalıdır. Bağlam ve geçerli standart mutlaka dikkate alınmalıdır.

Kavramsal Farklılıklar

Avrupa’da kullanılan “alev sızdırmaz” yaklaşımı ile Kuzey Amerika’da kullanılan “explosion-proof” yaklaşımı arasındaki farklar yalnızca terminolojiyle sınırlı değildir. Ex d koruma konseptinin tasarımı, test yöntemi, muhafaza yapısı ve saha uygulamaları açısından da önemli farklılıklar bulunur.

Aşağıdaki tablo, farklı standartlara göre Ex d benzeri muhafaza konseptleri arasındaki bazı temel farkları özetlemektedir.

	Farklı Standartlara Göre Ex d Muhafaza Tipleri
İsimlendirme	Patlamaya dayanıklı (patlamaya dayanıklı)	Alev geçirmez (aleve dayanıklı)
Bölge	Kuzey Amerika ve aşağıdaki standartları kullanan diğer bölgeler	AB ve diğer bölgeler aşağıdaki standarda göre
Standart	UL1203 veya FM 3615	IEC 60079-1
İnşaat	Minimum et kalınlığı gereksinimi (ağır). Farklı yaklaşımlar: contalar, bağlantılar, alev yolları, açıklıklar, tapalar, korozyon koruması, ek testler	Minimum duvar kalınlığı için gereklilik yok (daha hafif)
Muhafazada delik açma	Kullanıcı, EPC, yerinde sondaj imkanı	Üretici, onarım tesisi
Giriş Koruması	Yukarıdaki standartlarda yer alan giriş koruması ve hava koşullarına dayanıklılık gereklilikleri.	Başka bir standart olan IEC 60529’a göre
Basınç Testi	10 saniye boyunca 4 x patlama basıncı 10 patlama basıncı testi Uygulanabilirse %75 havalandırma tıkanıklığı ile 10 ek test	1,5 x patlama basıncı Farklı gaz karışımları ile 5 test
Sıcaklık Artışı	Dikkate alınmadı	Cihazın belirtilen sıcaklık sınıfını aşmamasını sağlamak için miktar, düzenleme, güç, muhafaza boyutu vb. gereksinimleri karşılamalıdır (uygun hesaplamalar gereklidir)
Boş Satıldı	Evet	Sadece diğer üreticilere (sertifika U), son müşterilere sadece ekipmanlı bitmiş bir ürün

Dekompresyon Panelli ve Alev Tutuculu Ex d Muhafaza: Yeni Bir Konsept

Birkaç yıl önce piyasada yeni bir Ex d muhafaza konsepti ortaya çıkmıştır. Bu konseptin temel amacı, muhafaza ağırlığını ve dolayısıyla cihaz maliyetini azaltmaktır.

Yeni yaklaşım, ince cidarlı bir muhafazayla birlikte alevsiz patlama tahliyesi prensibinin kullanılmasına dayanır. Bu prensipte amaç, patlama etkilerini dış ortama kontrollü şekilde yönlendirerek muhafaza içindeki basıncı azaltmak; bunu yaparken patlamanın dış ortamdaki patlayıcı atmosferi tutuşturmasını önlemektir.

Alevsiz patlama tahliyesi, onlarca yıldır proses ekipmanlarının korunmasında kullanılan bir yöntemdir. Silolar, toz filtreleri, toz toplayıcılar, kovalı elevatörler ve benzeri proses ekipmanları bu uygulamalara örnek gösterilebilir. Ancak bu konseptin Ex d muhafazalara uygulanması daha yeni ve sınırlı bir yaklaşımdır.

Alevsiz Patlama Tahliyeli Ex d Muhafaza Nasıl Çalışır?

Bu çözümde, muhafaza duvarlarından birine dekompresyon paneli veya basınç tahliye paneli adı verilen özel bir panel monte edilir.

Muhafaza içinde oluşan patlama basıncı yaklaşık ±0,1 barg seviyesine ulaştığında, bu panel kontrollü şekilde yırtılarak patlama etkilerini dış ortama yönlendirir. Ancak bunun güvenli şekilde gerçekleşebilmesi için panelin dış tarafında, uygun sayıda paslanmaz çelik ağ katmanından oluşan alev tutucu benzeri bir filtre sistemi bulunur.

Bu filtrenin görevleri şunlardır:

• Alevi söndürmek
• Sıcak yanma gazlarını soğutmak
• Patlama basıncını dağıtmak
• Dış ortama çıkan artık basıncın ve gazların, çevredeki patlayıcı atmosferi tutuşturmasını önlemek

Bu süreç sonunda, patlayıcı atmosferin kendiliğinden tutuşma sıcaklığının altına soğutulmuş gazlar ve artık basınç çevreye tahliye edilir.

Konsept teknik açıdan ilginç olmakla birlikte, kullanıcılar arasında henüz yaygın kabul görmemiştir. Bu nedenle günümüzde daha çok özel ve sınırlı bir uygulama yaklaşımı olarak değerlendirilmektedir.

Ex d ve Ex e Muhafazaların Birlikte Kullanımı

Ex d koruma tipi, uygulamada çoğu zaman Ex e gibi diğer koruma yöntemleriyle birlikte kullanılır.
Örneğin bir Ex d muhafazanın Ex e muhafaza ile birleştirilmesi, çözümün maliyetini düşürebilir ve işlevselliğini artırabilir. Bu yaklaşımda kıvılcım veya yüksek sıcaklık oluşturabilecek bileşenler Ex d muhafaza içinde tutulurken; klemensler, bağlantılar veya daha düşük riskli bileşenler Ex e muhafaza içinde konumlandırılabilir.

Bununla birlikte, birçok uygulamada müşteriler, alev sızdırmaz Ex d muhafazalar yerine artırılmış güvenlik tipi Ex e muhafazaları tercih edebilir. Ex e muhafazalar, uygun tasarım koşullarında aynı veya daha yüksek güvenlik seviyesini sağlayabilirken daha düşük maliyet, daha düşük ağırlık ve daha kolay bakım avantajı sunabilir.

Bu nedenle Ex d ve Ex e koruma tipleri arasında seçim yapılırken yalnızca ilk satın alma maliyeti değil; kurulum kolaylığı, bakım gereksinimleri, denetim maliyetleri, ağırlık, saha koşulları ve ekipmanın kullanım amacı birlikte değerlendirilmelidir.