Klasyfikacja stref wybuchowych ATEX
ATEX- geneza normy

Urządzenia z grupy automatyki przemysłowej często znajdują swoje zastosowanie w sterowaniu procesami, w których obecne są media łatwopalne lub wybuchowe. Wymusza to konieczność stosowania mechanizmów niepowodujących groźby zapłonu. Najczęściej zagrożenie to wynika z możliwości zaiskrzenia elementów elektrycznych przy przepływie prądu lub elementów mechanicznych w wyniku kontaktu, np. tarcia.
W 1994 roku wprowadzona została dyrektywa 94/9/EG "ATEX" (fr.ATmospheres EXplosibles- atmosfery wybuchowe).Reguluje ona zasady konstruowania i użytkowania wszelkich urządzeń w taki sposób, aby nie stanowiły one źródła zapłonu. Dyrektywa ta jest regularnie aktualizowana wraz z rozwojem technologii automatyki przemysłowej.
W poniższym artykule przedstawiamy Państwu podstawowe informacje dotyczące klasyfikacji urządzeń zgodnych z dyrektywą Ex. Scharakteryzowane zostały strefy zagrożenia, substancje groźne, typy i charakter ochrony i inne cechy. Podajemy również typologię kodowania urządzeń Ex.

Klasyfikacja obszarów zagrożonych- gdzie obowiązuje strefa Ex?

W zależności od stopnia i charakteru zagrożenia wydzielono i scharakteryzowano tzw. "strefy wybuchowe". Dwie główne kategorie: gazy i pyły zostały podzielone na trzy rodzaje stref. Ponadto, stworzono osobną kategorię dla kopalni (strefy znajdujące się pod ziemią).

Kopalnie

Stałe zagrożenie wybuchem wynikające z obecności substancji łatwopalnych, głównie metanu i pyłu minerałów kopalnych.

Gazy

  • strefa 0: atmosfera zwierająca mieszankę powietrza i substancji łatwopalnych w stanie gazowym, opary utrzymują się stale lub regularnie i długotrwale.
  • strefa 1: mieszanka powietrza i substancji łatwopalnych w stanie gazowym pojawia się okresowo podczas normalnego użytkowania.
  • strefa 2: mieszanka powietrza i substancji łatwopalnych w stanie gazowym przeważnie nie występuje lub pojawia się okazjonalnie i krótkotrwale podczas normalnego użytkowania.

Pyły

  • strefa 20: atmosfera zwierająca chmurę substancji łatwopalnych w formie pyłu, chmura utrzymuje się stale lub regularnie i długotrwale.
  • strefa 21: mieszanka powietrza i chmury substancji łatwopalnych w formie pyłu pojawia się często podczas normalnego użytkowania.
  • strefa 22: mieszanka powietrza i chmury substancji łatwopalnych w formie pyłu pojawia się okazjonalnie i krótkotrwale podczas normalnego użytkowania.

Substancje wybuchowe w grupach: Gazy i Pyły uściślone zostały poprzez dodatkowe podgrupy substancji wybuchowych.

Gazy

  • IIA: Aceton, Etan, Amoniak, Benzen, Kwas octowy, Metan, Propan, Toluen, Etanol, i-oktan amylu, n-Butan, n-alkohol butylowy, Butan, Benzyna, Olej napędowy, Heksan, Paliwo lotnicze, Octan, Aldehyd octowy
  • IIB: Gaz węglowy, Etylen, Siarkowodór, Eter etylowy
  • IIC: Wodór, Acetylen, Hydrazyna, Dwusiarczek węgla

Pyły

  • IIIA: aglomeraty lotnych włókien Palnych
  • IIIB: pył nieprzewodzący
  • IIIC: pył przewodzący

Ponadto, dla każdego materiału podaje się maksymalną temperaturę pracy. Jest to maksymalna temperatura, jaką może samoistnie osiągnąć urządzenie w wyniku pracy. Temperatury określone są klasami zgodnie z tabelą poniżej:

Temperatura [°C]45030020013510085
klasa temperaturowaT1T2T3T4T5T6

W przypadku mediów innych, niż gazowe lub niestandardowych wartości temperatur, przyjmuje się oznaczenie dokładne zamiast klasy (np. "T100°C")

Kategorie urządzeń i poziom bezpieczeństwa

Dla każdego zdefiniowanego obszaru zagrożonego stworzono i zdefiniowano kategorię urządzeń i poziom ich zabezpieczeń. Urządzenia mogą być przeznaczone do stosowania w kopalniach (Grupa I) lub poza nimi (Grupa II).

StrefaWymagany poziom zabezpieczenia urządzeniaKategoria urządzeń wg. 94/9/WEKategoria urządzeń PN-EN 600779-0Grupa
Atmosfera Gazowa
0Bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon nawet przy nieprzewidzianych uszkodzeniach1GGaII
1Wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon w przypadku typowych awarii2GGbII
2 3GGcII
Atmosfera pyłowa
20Bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon nawet przy nieprzewidzianych uszkodzeniach1DDaII
21Wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon w przypadku typowych awarii2DDbII
22 3DDcII
Kopalnie pod ziemią
-Bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa, zapłon bardzo mało prawdopodobnyM1MaI
-Wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon, urządzenie wyłączane w przypadku stwierdzenia zagrożenia wybuchemM2MbI
Rodzaje ochrony urządzeń elektrycznych i nieelektrycznych

Zabezpieczenie przed powodowaniem wybuchu można wykonać na wiele różnych sposobów. W zależności od rodzaju ochrony przypisane zostały oznaczenia. Dodatkowo w zakresie urządzeń elektrycznych zdefiniowane zostały strefy, w których dany rodzaj jest dopuszczony.

Typy ochrony urządzeń elektrycznych w atmosferach gazowych i pyłowych
Rodzaj ochronyOznaczeniaStrefa
obudowa wzmocniona
e, eb1
e, ec2
osłona ognioszczelna
da0
d, db1
dc2
osłona gazowa z nadciśnieniem
px, pxb0, 20
py, pyb1, 21
pz, pzc, pv2, 22
zabezpieczenie urządzeń za pomocą pomieszczeń z nadciśnieniem "p"
o, ob1
ov2
iskrobezpieczeństwo
ia0, 20
ib1, 21
Ic2, 22
osłona olejowa
o, ob1
oc2
osłona piaskowaq, qb1
hermetyzacja
ma0, 20
mb1, 21
mc2, 22
budowa typu "n"
nA, nAc2
nC, nCc2
nR, nRc2
promieniowanie optyczne
op_is / op_a0/20
op_pr / op_b1/21
op_sh / op_c2/22
ochrona za pomocą obudowy
ta0, 20
tb1, 21
tc2, 22
Typy ochrony urządzeń nieelektrycznych w strefach Ex
Rodzaj ochronyOznaczenieGłówne aplikacje
bezpieczeństwo konstrukcyjnecsprzęgła, pompy, napędy
osłona ognioszczelnadhamulce, sprzęgła
osłona gazowa z nadciśnieniemppompy
kontrola źródła zapłonubpompy, napędy paskowe
osłona cieczowakpompy zatapialne, koła zębate
obudowa z ograniczonym przepływemfrstrefa 2 lub 22 (tylko)
Jak odczytywać oznaczenie ATEX?

Każdy kod ATEX charakteryzuje dokładnie poziom zagrożenia, na które przygotowane jest urządzenie. Dopuszcza się taki podzespół do działania w strefie o stopniu zagrożenia równym lub niższym w stosunku do oznaczonego. Każdy kod ATEX rozpoczyna się od zarezerwowanego specjalnie do tego celu znaku ?Ex? wpisanego w ośmiokąt. Następnie pojawia się w kolejności:

  • oznaczenie grupy,
  • kategoria urządzenia wg. dyrektywy,
  • tekst ?Ex? dla odróżnienia od oznaczeń wg innych norm,
  • rodzaj ochrony,
  • grupa wybuchowości,
  • klasyfikacja temperaturowa,
  • kategoria urządzenia zgodnie z PN-EN 60079-0

Przykład

  • II 2G Ex d IIC T5 Gb
  • II: Grupa urządzeń do stosowania poza kopalniami
  • 2G: urządzenia dedykowane do strefy 1. z atmosferą gazową
  • Ex: oznaczenie normy ATEX
  • d: zastosowane zabezpieczenie: osłona ognioszczelna
  • IIC: grupa materiałowa wodoru i acetylenu
  • T5: temperatura powierzchni urządzenia nie wzrośnie wyżej niż 100°C
  • Gb: kategoria urządzenia o wysokim poziomie bezpieczeństwa z mało prawdopodobnym zapłonem nawet w przypadku spodziewanych możliwych uszkodzeń.