Doradztwo techniczne

Aktualnie wymagania dotyczące urządzeń przeznaczonych do pracy w atmosferach zagrożonych wybuchem regulowane są w Unii Europejskiej przez dyrektywę 2014/34/UE (tzw. ATEX 114). W praktyce projektowej oznacza to konieczność uwzględnienia zarówno klasyfikacji stref zagrożenia, jak i odpowiednich metod zabezpieczeń przeciwwybuchowych zgodnych z normami serii EN/IEC 60079. Prawidłowy dobór obudowy oraz komponentów ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo instalacji oraz odpowiedzialność producenta urządzenia.

Pochodząca od fr. Atmosphères Explosibles, dyrektywa ATEX definiuje wymagania dla produktów, mających zastosowanie w strefach zagrożonych wybuchem.

W tym artykule skupimy się na omówieniu podziału dotyczącego takich stref oraz sposobu dobierania obudów dla urządzeń umieszczanych w takich środowiskach.

 

Podziały stref definiowanych przez dyrektywę ATEX

W celu omówienia podziału można posłużyć się wzorem oznaczenia ATEX, w którym zawarte są informacje o spełnianych przez produkty wymogach.

1. Oznaczenie CE
2. Numer identyfikacyjny jednostki certyfikującej
3. Symbol wykonania przeciwwybuchowego
4. Grupa wybuchowości
5. Kategoria urządzenia
6. Rodzaj ochrony przeciwwybuchowej
7. Podgrupa wybuchowości
8. Klasa temperatur

Grupy oraz podgrupy wybuchowości (4, 7)

Grupa wybuchowości definiuje w jakim miejscu oraz na jakie rodzaje atmosfer wybuchowych może być wystawiony produkt.

Grupa	Opis grupy	Podgrupa	Opis podgrupy
I	Urządzenia przeznaczone do pracy w podziemiach kopalnianych, oraz naziemnych częściach kopalń zagrożonych wybuchem	Brak	Zagrożenie wybuchem metanu, lub pyłu węglowego
II	Urządzenia przeznaczone do pracy na powierzchni w obszarach zagrożonych wybuchem gazów, par, mgieł lub pyłów	A	Grupa propanowa (np. aceton, alkohol metylowy, alkohol etylowy)
		B	Grupa etylenowa (np. etylen, siarkowodór)
		C	Grupa wodorowa (np. acetylen, wodór hydrazyna)

Kategorie urządzenia (5)

Kategorie urządzenia określają strefy użytkowania produktu w odniesieniu do wielkości zagrożenia w danej strefie.

Rodzaj zagrożenia	Opis zagrożenia	Oznaczenie strefy	Kategoria urządzenia	Występowanie atmosfery wybuchowej
G	Gazy, ciecze i ich opary	0	1	Ciągłe, zagrożenie utrzymuje się przez długi czas
		1	2	Sporadyczne, zagrożenie może się pojawić w normalnych warunkach
		2	3	Rzadkie, nie występuje w warunkach normalnej pracy, jeżeli wystąpi, to przez krótki okres
D	Palne pyły	20	1	Ciągłe, zagrożenie utrzymuje się przez długi czas
		21	2	Sporadyczne, zagrożenie może się pojawić w normalnych warunkach
		22	3	Rzadkie, nie występuje w warunkach normalnej pracy, jeżeli wystąpi, to przez krótki okres

Klasyfikacja rodzaju zabezpieczeń (6)

Urządzenia z certyfikatem ATEX posiadają szereg różnego rodzaju zabezpieczeń, umożliwiających pracę w warunkach podwyższonego ryzyka. Możliwości przedstawiają się następująco:

• d – budowa ognioszczelna wg normy IEC 60079-1, polska norma PN-EN-50018:2000
• ib – budowa iskrobezpieczna wg normy IEC 60079-111, polska norma PN-EN-50020:2000
• e – budowa wzmocniona wg normy IEC 60079-7, polska norma PN-EN-50019:2000
• q – z osłona proszkową/piaskową wg normy IEC 60079-5, polska norma PN/E-08113
• n – urządzenia przeznaczone do strefy 2
• k – wykonanie wodoszczelne
• ia – budowa iskrobezpieczna
• p – z osłona gazową z nadciśnieniem wg normy IEC 60079-2, polska norma PN/E-08112
• o – z osłoną olejową, wg normy IEC 60079-6, polska norma PN/E-08114
• m – obudowa hermetyczne
• s – wykonanie specjalne

 

Klasa temperatur (8)

Definiuje w jakich temperaturach może być stosowne dane urządzenie.

Klasa temperatur	Maksymalna temperatura powierzchni [°C]	Temperatura zapłonu gazu [°C]
T1	450	>450
T2	300	300÷450
T3	200	200÷300
T4	135	135÷200
T5	100	100÷135
T6	85	85÷100

 

Obudowy ATEX

• Zasady doboru obudów

Obudowy z certyfikatem ATEX dobiera się na podstawie specyfikacji urządzeń umieszczanych w tychże obudowach. Istnieją dwa sposoby doboru:

• Określenie maksymalnej liczby wychodzących z obudowy złącz
• Określenie maksymalnej mocy urządzenia – maksymalnego wydzielanego ciepła

Jednym z producentów tego rodzaju obudów jest grupa PENTAIR. W katalogach producent umieszcza tabele, w których podaje zalecane obudowy dla poszczególnych parametrów urządzeń. W katalogu producent zamieszcza informacje umożliwiające stworzenie obudowy ze złączami obecnie najczęściej stosowanymi – złączami typu Phoenix oraz Weidmuller (SAS/WDU).

• Poprawność doboru obudowy

Ze względu na specyfikę zastosowania takich obudów – niebezpieczne środowisko oraz możliwość narażenia zdrowia i życia użytkowników – każdy projekt należy sprawdzić. Zgodnie z normą EN 60079-7, Załącznik E, E.2, dla wszystkich poszczególnych projektów należy przeprowadzić obliczenia określające dopuszczaną moc, natężenie prądu oraz liczbę złącz. Wzory podawane przez normę są następujące:

 

 

 

Gdzie:

P – Całkowita moc rozpraszana przez urządzenie
N – Całkowita liczba złącz
I – Prąd
R – Suma rezystancji złącz Rt oraz przewodów RW

Rezystancję dla złącz danego typu można odnaleźć zarówno na stronach producenta jak również w katalogach producentów obudów.

Przykład 1:

Należy określić ile złącz typu Phoenix UK5 może być wykorzystywanych jednocześnie w obudowie EXE400400210SS61E przy założeniu mocy urządzeń na poziomie 20[W] oraz prądzie 9 [A]

Wartość zawsze należy zaokrąglać do pełnej liczby w dół, ze względu na to, że w przeciwnym przypadku moglibyśmy przekroczyć dopuszczalne wartości.

Maksymalna liczba złącz zainstalowanych w obudowie tego typu to 133 (po 44 na jedną szynę DIN) Zgodnie z obliczeniami możemy zamieścić jedynie dwa rzędy takich złącz, każdy po 41 złącz.

 

Podsumowanie

W projektach przemysłowych szczególne znaczenie ma również prawidłowa dokumentacja techniczna oraz analiza ryzyka zgodnie z wymaganiami ATEX. Każde rozwiązanie powinno być rozpatrywane indywidualnie z uwzględnieniem charakterystyki medium, warunków środowiskowych oraz sposobu eksploatacji urządzenia. Dobierając obudowy, mające pracować w atmosferach narażonych na niebezpieczne warunki, nie można bagatelizować możliwych zagrożeń. Ważne jest szczegółowe określenie warunków pracy i dobór odpowiedniej obudowy.  Firma CSI S.A. posiada w swojej ofercie szerokie spektrum obudów z certyfikatem ATEX, produkowanych przez m. in. grupę PENTAIR a inżynierowie CSI chętnie doradzą oraz pomogą z doborem.