Gefährliche Atmosphären erklärt
Umgebungen mit potenziell explosiven Atmosphären
Moflash bietet eine Reihe von akustischen und optischen Warnsignalen sowie manuellen Aktivierungsgeräten an, die für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen und in potenziell explosiven Atmosphären, manchmal auch als explosionsgefährdete Bereiche oder explosionsgefährdete Orte bezeichnet, entwickelt wurden.
Alle diese Produkte entsprechen der europäischen ATEX-Richtlinie 2014/34/EU und den Anforderungen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) für explosionsgefährdete Atmosphären (IECEx).
Die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU umfasst Geräte und Schutzsysteme, die für den Einsatz in potenziell explosiven Atmosphären bestimmt sind. Die Richtlinie definiert die grundlegenden Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen sowie die Konformitätsbewertungsverfahren, die angewendet werden müssen, bevor Produkte auf dem EU-Markt bereitgestellt werden. Sie ist an die Politik des Neuen Rechtsrahmens angeglichen und gilt seit dem 20. April 2016, wobei sie die vorherige Richtlinie 94/9/EG ersetzt. Dies gilt auch für die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) für explosionsgefährdete Atmosphären (IECEx).
Die Moflash ATEX- & IECEx-Zertifikate wurden von DNV NEMKO Norwegen ausgestellt. Moflash ist QAN- & QAR-zugelassen, um diese Zulassungen vor Ort in unserem Werk in Birmingham, Großbritannien, herzustellen.
Diese Richtlinien helfen bei der Klassifizierung von Bereichen, in denen gefährliche explosionsfähige Atmosphären auftreten können, in Zonen. Die Klassifizierung einer bestimmten Zone sowie deren Größe und Lage hängen von der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer explosionsfähigen Atmosphäre und deren Beständigkeit ab, falls sie auftritt. Bereiche, die in Zonen eingeteilt wurden, müssen vor wirksamen Zündquellen geschützt werden. Die Geräte & Schutzsysteme, die in Zonenbereichen eingesetzt werden sollen, müssen die Anforderungen der ATEX-Richtlinie erfüllen.
| Zonenklassifizierung | ||
| Europäische und IEC-Klassifizierung | Definition der Zone oder Division | Nordamerikanische Klassifizierung |
| Zone 0 (Gase/Dämpfe) | Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Mischung ständig oder über lange Zeiträume vorhanden ist. | Klasse I Division 1 (Gase) |
| Zone 1 (Gase/Dämpfe) | Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Mischung im Normalbetrieb wahrscheinlich auftritt. | Klasse I Division 1 (Gase) |
| Zone 2 (Gase/Dämpfe) | Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Mischung im Normalbetrieb unwahrscheinlich ist und, falls sie auftritt, nur für kurze Zeit besteht. | Klasse I Division 2 (Gase) |
| Zone 20 (Stäube) | Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Mischung ständig oder über lange Zeiträume vorhanden ist. | Klasse II Division 1 (Stäube) |
| Zone 21 (Stäube) | Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Mischung im Normalbetrieb wahrscheinlich auftritt. | Klasse II Division 1 (Stäube) |
| Zone 22 (Stäube) | Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Mischung im Normalbetrieb unwahrscheinlich ist und, falls sie auftritt, nur für kurze Zeit besteht. | Klasse II Division 2 (Stäube) |
Gasgruppen
Explosive Gase, Dämpfe und Stäube weisen unterschiedliche chemische Eigenschaften auf, die die Wahrscheinlichkeit und Schwere einer Explosion beeinflussen. Zu diesen Eigenschaften gehören Flammentemperatur, minimale Zündenergie, obere und untere Explosionsgrenzen sowie Molekulargewicht. Empirische Tests werden durchgeführt, um Parameter wie den maximalen experimentellen sicheren Spalt, den minimalen Zündstrom, den Explosionsdruck und die Zeit bis zum Spitzendruck, die Selbstzündungstemperatur und die maximale Druckanstiegsrate zu bestimmen. Jede Substanz hat eine unterschiedliche Kombination von Eigenschaften, aber es zeigt sich, dass sie in ähnliche Bereiche eingeteilt werden können, was die Auswahl von Geräten für explosionsgefährdete Bereiche vereinfacht.
Die Entflammbarkeit brennbarer Flüssigkeiten wird durch ihren Flammpunkt definiert. Der Flammpunkt ist die Temperatur, bei der das Material eine ausreichende Menge an Dampf erzeugt, um eine zündfähige Mischung zu bilden. Der Flammpunkt bestimmt, ob ein Bereich klassifiziert werden muss. Ein Material kann eine relativ niedrige Selbstzündungstemperatur haben, doch wenn sein Flammpunkt über der Umgebungstemperatur liegt, muss der Bereich möglicherweise nicht klassifiziert werden. Umgekehrt muss der Bereich klassifiziert werden, wenn dasselbe Material über seinem Flammpunkt erhitzt und gehandhabt wird.
Jedes in der Industrie verwendete chemische Gas oder jeder Dampf wird einer Gasgruppe zugeordnet.
| Gruppe | Repräsentative Gase |
| I | Gesamter Untertagebergbau, Grubengas (Methan) |
| IIA | Industrielles Methan, Propan, Benzin und die Mehrheit der industriellen Gase |
| IIB | Ethylen, Koksofengas und andere Industriegase |
| IIC | Wasserstoff, Acetylen, Schwefelkohlenstoff |
Gruppe IIC ist die strengste Gruppe. Gefahren in dieser Gruppe können sehr leicht gezündet werden. Geräte, die als geeignet für Gruppe IIC gekennzeichnet sind, sind auch für IIB und IIA geeignet. Geräte, die als geeignet für IIB gekennzeichnet sind, sind auch für IIA geeignet, jedoch NICHT für IIC. Wenn ein Gerät beispielsweise mit Ex d IIC gekennzeichnet ist, ist es für alle Untergruppen IIA, IIB und IIC geeignet.
| Gruppe | Typ |
| IIIA | Brennbare Flugstäube |
| IIIB | Brennbarer, aber nicht leitfähiger Staub (Die Partikelgröße des Staubkorns beträgt 500 Mikrometer oder weniger und kann in der Luft suspendiert bleiben und sich aufgrund seines Eigengewichts absetzen) |
| IIIC | Brennbarer & leitfähiger Staub (Die Partikelgröße des Staubkorns beträgt 500 Mikrometer oder weniger und kann in der Luft suspendiert bleiben und sich aufgrund seines Eigengewichts absetzen) |
Eine Liste aller chemischen Gase/Dämpfe & Stäube, die in der Raffinerie/dem Chemiekomplex vorhanden sind, muss erstellt und in den Standortplan der klassifizierten Bereiche aufgenommen werden. Die oben genannten Gruppen geben auch an, wie viel Energie für die Zündung des Gases durch Funkenzündung erforderlich ist, wobei Gruppe IIA die meiste Energie und IIC die geringste benötigt.
Wirksame Zündquellen
Ist ein in der ATEX-Richtlinie definierter Begriff für ein Ereignis, das in Kombination mit ausreichend Sauerstoff und Brennstoff in Gas-, Nebel-, Dampf- oder Staubform eine Explosion verursachen kann. Wirksame Zündquellen sind:
- Blitzeinschläge
- Offene Flammen
- Mechanisch erzeugte Schlag- oder Reibfunken
- Elektrische Funken
- Sehr hohe Oberflächentemperaturen
- Elektrostatische Entladung & adiabatische Kompression usw.
Geräteschutzstufe
In den letzten Jahren wird die Geräteschutzstufe (EPL) für verschiedene Schutzarten spezifiziert. Die erforderliche Schutzstufe ist mit der vorgesehenen Verwendung in den unten beschriebenen Zonen verknüpft:
| Gruppe | Ex-Risiko | Zone | EPL | Mindesttyp |
| I (Bergbau) | unter Spannung | Ma | ||
| I (Bergbau) | spannungsfrei in Gegenwart von Ex-Atmosphäre | Mb | ||
| II (Gas) | explosionsfähige Atmosphäre > 1000 Std./Jahr | 0 | Ga | ia, ma |
| II (Gas) | explosionsfähige Atmosphäre zwischen 10 und 1000 Std./Jahr | 1 | Gb | ib, mb, px, py, e, o, q, s |
| II (Gas) | explosionsfähige Atmosphäre zwischen 1 und 10 Std./Jahr | 2 | Gc | n, ic, pz |
| III (Staub) | explosionsfähige Oberfläche > 1000 Std./Jahr | 20 | Da | ia |
| III (Staub) | explosionsfähige Oberfläche zwischen 10 und 1000 Std./Jahr | 21 | Db | ib |
| III (Staub) | explosionsfähige Oberfläche zwischen 1 und 10 Std./Jahr | 22 | Dc | ic |
Temperaturklassifizierung
Eine weitere wichtige Überlegung ist die Klassifizierung der elektrischen Ausrüstung. Die Oberflächentemperatur oder alle Teile der elektrischen Ausrüstung, die der gefährlichen Atmosphäre ausgesetzt sein könnten, sollten so geprüft werden, dass sie 80 % der Selbstzündungstemperatur des spezifischen Gases oder Dampfes in dem Bereich, in dem die Ausrüstung verwendet werden soll, nicht überschreiten.
Die Temperaturklassifizierung auf dem Etikett der elektrischen Ausrüstung ist eine der folgenden (in Grad Celsius):
| USA °C | International (IEC) °C | Deutschland °C Dauerbetrieb – Kurzzeit | |
| T1-450 | T3A-180 | T1-450 | G1: 360-400 |
| T2-300 | T3B-165 | T2-300 | G2: 240-270 |
| T2A-280 | T3C-160 | T3-200 | G3: 160-180 |
| T2B-260 | T4-135 | T4-135 | G4: 110-125 |
| T2C-230 | T4A-120 | T5-100 | G5: 80-90 |
| T2D-215 | T5-100 | T6-85 | |
| T3-200 | T6-85 | ||
Die obige Tabelle zeigt uns, dass die Oberflächentemperatur eines elektrischen Geräts mit einer Temperaturklassifizierung von T3 200 °C nicht überschreiten wird.
Selbstzündungstemperaturen
Die Selbstzündungstemperatur einer Flüssigkeit, eines Gases oder Dampfes ist die Temperatur, bei der die Substanz ohne externe Wärmequelle zündet. Der genaue ermittelte Temperaturwert hängt von den Laborprüfbedingungen und dem verwendeten Gerät ab. Solche Temperaturen für gängige Substanzen sind:
| Gas | Temperatur |
| Methan | 580 °C |
| Wasserstoff | 560 °C |
| Propan | 494 °C |
| Ethylen | 425 °C |
| Acetylen | 305 °C |
| Naphtha | 290 °C |
| Schwefelkohlenstoff | 102 °C |
Die Oberfläche eines Hochdruckdampfrohrs kann über der Selbstzündungstemperatur einiger Kraftstoff-Luft-Gemische liegen.
Selbstzündungstemperaturen (Staub)
Die Selbstzündungstemperatur eines Staubes ist in der Regel höher als die von Dämpfen & Gasen. Beispiele für gängige Materialien sind:
| Substanz | Temperatur |
| Zucker | 460 °C |
| Holz | 340 °C |
| Mehl | 340 °C |
| Getreidestaub | 300 °C |
| Tee | 300 °C |
Schutzart
Um die Sicherheit in einer bestimmten Situation zu gewährleisten, werden Geräte nach Herstellungsverfahren und Eignung für verschiedene Situationen in Schutzstufenkategorien eingeteilt. Kategorie 1 ist die höchste Sicherheitsstufe und Kategorie 3 die niedrigste. Obwohl es viele Schutzarten gibt, sind einige davon unten aufgeführt:
| Ex-Code | Beschreibung | Standard | Ort | Verwendung | |
| Druckfeste Kapselung | d | Die Konstruktion des Geräts ist so ausgelegt, dass es einer internen Explosion standhalten und den externen Druck über Flammenspalte, wie das durch Gewindeverbindungen oder bearbeitete Flansche entstehende Labyrinth, entlasten kann. Die entweichenden (heißen) Gase müssen sich entlang des Entweichungspfades ausreichend abkühlen, sodass sie, wenn sie die Außenseite des Gehäuses erreichen, keine Zündquelle für die äußere, potenziell zündfähige Umgebung darstellen. Gerät verfügt über druckfeste Spalte (max. 0,006″ (150 µm) Propan/Ethylen, 0,004″ (100 µm) Acetylen/Wasserstoff). | IEC/EN 60079-1 | Zone 1, wenn Gasgruppe & Temperaturklasse korrekt sind | Motoren, Beleuchtung, Anschlusskästen, Elektronik |
| Erhöhte Sicherheit | e | Die Ausrüstung ist sehr robust und die Komponenten sind von hoher Qualität gefertigt. | IEC/EN 60079-7 | Zone 2 oder Zone 1 | Motoren, Beleuchtung, Anschlusskästen |
| Ölgefüllt | o | Gerätekomponenten sind vollständig in Öl getaucht. | IEC/EN 60079-6 | Zone 2 oder Zone 1 | Schaltanlagen |
| Sand-/Pulver-/Quarzgefüllt | q | Gerätekomponenten sind vollständig mit einer Schicht aus Sand, Pulver oder Quarz bedeckt. | IEC/EN 60079-5 | Zone 2 oder Zone 1 | Elektronik, Telefone, Drosseln |
| Verkapselt | m | Gerätekomponenten sind üblicherweise in einem harzartigen Material eingeschlossen. | IEC/EN 60079-18 | Zone 1 (Ex mb) oder Zone 0 (Ex ma) | Elektronik (keine Wärmeentwicklung) |
| Überdruckkapselung/Spülung | p | Das Gerät wird mit einem Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre mit Luft oder einem Inertgas beaufschlagt, sodass die umgebende zündfähige Atmosphäre nicht mit spannungsführenden Teilen des Geräts in Kontakt kommen kann. Der Überdruck wird überwacht, aufrechterhalten und geregelt. | IEC/EN 60079-2 | Zone 1 (px oder py) oder Zone 2 (pz) | Analysatoren, Motoren, Steuerkästen, Computer |
| Eigensicher | i | Jegliche Lichtbögen oder Funken in diesem Gerät haben nicht genügend Energie (Wärme), um einen Dampf zu entzünden. Geräte können in JEDEM Gehäuse installiert werden, sofern es IP54 entspricht. Eine „Zenerbarriere“ oder ein „Optokoppler“ oder eine „galvanische Trennung“ kann zur Unterstützung der Zertifizierung verwendet werden. Ein spezieller Standard für die Instrumentierung ist IEC/EN 60079-27, der Anforderungen für das Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO) (Zone 0, 1 oder 2) beschreibt. | IEC/EN 60079-25 IEC/EN 60079-11 IEC/EN 60079-27 | „ia“: Zone 0 & „ib“: Zone 1 „ic“: Zone 2 | Instrumentierung, Messung, Steuerung |
| Nicht zündfähig | n | Das Gerät ist nicht zündfähig oder nicht funkenbildend. Ein spezieller Standard für die Instrumentierung ist IEC/EN 60079-27, der Anforderungen für das Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO) (Zone 2) beschreibt. | IEC/EN 60079-15 IEC/EN 60079-27 | Zone 2 | Motoren, Beleuchtung, Anschlusskästen, elektronische Geräte |
| Sonderschutz | s | Diese Methode, die per Definition speziell ist, hat keine spezifischen Regeln. Im Grunde ist es jede Methode, die nachweislich den erforderlichen Grad an Sicherheit im Gebrauch aufweist. Viele frühe Geräte mit Ex s-Schutz wurden mit Kapselung entwickelt, und dies wurde nun in IEC 60079-18 [Ex m] integriert. Ex s ist eine Codierung, die in IEC 60079-0 referenziert wird. Die direkte Verwendung von EPL und ATEX-Kategorie ist eine Alternative zur „s“-Kennzeichnung. Der IEC-Standard EN 60079-33 wurde veröffentlicht und wird voraussichtlich bald in Kraft treten, sodass die normale Ex-Zertifizierung auch für Ex s möglich sein wird. | IEC/EN 60079-33 | Zone je nach | Wie in der Zertifizierung angegeben |
Die Schutzarten sind in mehrere Unterklassen unterteilt, die mit EPL verknüpft sind: ma und mb, px, py und pz, ia, ib und ic. Die a-Unterteilungen haben die strengsten Sicherheitsanforderungen, wobei mehr als ein unabhängiger Komponentenfehler gleichzeitig berücksichtigt wird.
Mehrfachschutz
Viele Geräte mit EEx-Bewertung verwenden mehr als eine Schutzmethode in verschiedenen Komponenten des Geräts. Diese würden dann mit jeder der einzelnen Methoden gekennzeichnet. Zum Beispiel könnte eine Steckdose mit der Kennzeichnung EEx „de“ ein Gehäuse nach EEx „e“ und Schalter nach EEx „d“ haben.
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Wenn Sie sich unsicher sind, welches Warnsignal für Ihre Umgebung geeignet ist, wenden Sie sich an das Moflash-Team, um Unterstützung bei der Produktauswahl zu erhalten.