zonarea
DESCRIPTION
ZonareaTRANSCRIPT
SUPORT CURS GRUPA II
CLASIFICAREA ARIILOR PERICULOASE Ex GENERATE DE GAZE, VAPORI ŞI / SAU
PRAFURI COMBUSTIBILE
Drd.ing. Niculina Vătavu
Dr. ing. Emilian Ghicioi
Dr. ing. Mihaela Părăian
GENERALITĂŢI
În instalaţiile industriale în care se procesează, transportă sau depozitează substanţe inflamabile şi/sau combustibile este probabilă prezenţa unei atmosfere explzive.
Atmosfera explozivă se defineşte ca un amestec cu aer, în condiţii atmosferice, al unui material inflamabil în care, după aprindere, arderea se propagă în tot ansamblul amestecului neconsumat.
Substanţele inflamabile şi/sau combustibile trebuie să fie considerate ca materiale care pot forma o atmosferă explozivă în afară de cazul în care investigarea proprietăţilor lor a arătat că în amestecurile cu aer ele sunt incapabile de propagarea unei explozii autosusţinute.
Funcţie de natura materialului inflamabil atmosferele explozive pot fi : - atmosfere explozive gazoase când materialul inflamabil este sub formă de gaz sau vapori- atmosfere explozive de praf când materialul inflamabil este sub formă de praf sau fibre
Pentru a se produce o explozie este necesar să co-existe o atmosferă explozivă şi o sursă de aprindere. Rezultă că pentru reducerea pericolului de explozii trebuie să se ia măsuri pentru prevenirea exploziilor prin :
- evitarea atmosferelor explozive. Acest obiectiv poate fi atins în principal modificând fie concentraţia substanţei inflamabile la o valoare care să se afle în afara domeniului de explozie sau a concentraţiei de oxigen la o valoare sub concentraţia limită de oxigen (LOC);
- evitarea tuturor surselor de aprindere efective posibile;
De asemenea pot fi luate măsuri pentru protecţie prin limitarea efectelor exploziilor la o limită acceptabilă prin măsuri de protecţie constructive. Spre deosebire de cele două măsuri descrise mai sus, aici se acceptă producerea unei explozii.
Eliminarea sau reducerea la minimum a riscului poate fi realizată prin aplicarea numai a uneia din măsurile de prevenire şi de protecţie de mai sus. De cele mai multe ori însă nu este posibil acest lucru şi de aceea , în practică, se aplică o combinaţie între acestea.
Întotdeauna prima opţiune se recomandă să fie evitarea unei atmosfere explozive.Cu cât este mai mare probabilitatea producerii unei atmosfere explozive, cu atât
mai mare trebuie să fie extinderea măsurilor împotriva surselor de aprindere efective şi invers.
Sursele de aprindere sunt asociate, de regulă, echipamentelor, sistemelor protectoare şi componentelor amplaste în atmosfere potenţial explozive.
Standardele din domeniu stabilesc cerinţe specifice de construcţie, montare şi întreţinere a echipamentelor, sistemelor protectoare şi componentelor funcţie de domeniul de utilizare prevăzut, respectiv de probabilitatea prezenţei unei atmosfere explozive.
1
Când prezenţa unei atmosfere explozive gazoase este foarte probabilă, se va recurge la utilizarea unor echipamente cu o probabilitate scăzută de a genera o sursă de aprindere. Dimpotrivă, dacă probabilitatea prezenţei unei atmosfere gazoase este scăzută, se vor putea utiliza echipamente construite după standarde mai puţin riguroase.
Ca regulă generală , echipamentele cu potenţiale surse de aprindere trebuie, în măsura în care este posibil, să fie amplasate în arii nepericuloase. Dacă acest lucru nu este posibil, este necesar să fie amplasate în aria cea mai puţin periculoasă.
La proiectarea şi construcţia echipamentelor, sistemelor protectoare şi componentelor trebuie avute în vedere două aspecte:
- evitarea sau reducerea cantităţii de atmosferă explozivă , şi
- evitarea surselor de aprindere efective
Cerinţe pentru proiectarea şi construcţia echipamentelor, sistemelor protectoare şi componentelor pentru evitarea sau reducerea cantităţii de atmosferă explozivă
Generalităţi- substanţele să fie ţinute tot timpul în sisteme închise- folosirea materialelor de construcţie necombustibile- tehnicile de prelucrare continue ale proceselor sunt preferabile faţă de procesele discontinue. - separarea spaţială sau prin amplasarea de ecrane între instalaţii.- substanţele inflamabile să fie în permanenţă împărţite în cantităţi mai mici - se preferă instalaţiile aflate în exterior şi nu în clădiri, în special în vederea mişcării naturale a aerului.
Reducerea degajărilor de substanţe inflamabile (prevenirea scurgerilor)Trebuie să se acorde atenţie specială la :
- selectarea materialelor de construcţie, inclusiv a celor pentru garniturile de etanşare, îmbinări... Se ia in considerare eventuala corodare, uzură şi interacţiuni periculoase cu substanţele manipulate;- numărul şi dimensiunile racordurilor detaşabile trebuie păstrate la minimul necesar;- integritatea sistemelor de conducte printr-o protecţie adecvată contra impactului sau printr-o amplasare adecvată - drenajul local pentru a controla scurgerile minore;- racordurile detaşabile trebuie prevăzute cu cuplunguri de capăt etanşate;- la lucrările de umplere şi golire trebuie aplicate sisteme de echilibrare/ recuperare a vaporilor
Diluţia prin ventilaţieGazul sau vaporii degajaţi în atmosferã pot fi diluaţi prin dispersie sau prin difuzie
în aer pânã când concentraţia lor scade sub limita inferioarã explozivã. Ventilaţia, adicã mişcarea aerului ce conduce la reînnoirea atmosferei, cu aer proaspãt, într-un volum (teoretic) din jurul sursei de degajare, favorizeazã dispersia.
La prafuri, ventilaţia asigură protecţie suficientă doar dacă praful este extras (extracţie locală) iar depozitele periculoase de praf combustibil se previn în mod fiabil.
Cerinţe pentru proiectarea şi construcţia echipamentelor, sistemelor protectoare şi componentelor pentru evitarea surselor de aprindere efective
2
Cerinţele pentru proiectarea şi construcţia echipamentelor, sistemelor protectoare şi componentelor pentru evitarea surselor de aprindere efective sunt prezentate în cursurile specifice (a se vedea SR EN 1127-1, SR EN 50014,: SR EN 13463 –1, SR EN 50281-1-1, SR EN 60079-14, SR EN 50281-1-2; SR EN 60079-14)
Pentru a permite selectarea măsurilor adecvate trebuie să se dezvolte un concept de securitate împotriva exploziei pentru fiecare caz în parte.
Pentru a determina amploarea măsurilor necesare pentru a evita sursele efective de aprindere, în scopul facilitării selectării echipamentelor electrice şi neelectrice adecvate şi a proiectării instalaţiilor adecvate, locurile periculoase sunt clasificate în zone pe baza frecvenţei şi duratei de apariţie a unei atmosfere explozive periculoase.
Clasificarea ariilor periculoase trebuie efectuată de persoane care cunosc proprietăţile materialelor inflamabile, procedeele şi echipamentele, prin consultarea, ori de câte ori este necesar, a personalului de securitate, a electricienilor şi a altor specialişti din domeniu.
1. TERMINOLOGIE ŞI DEFINIŢII
atmosferă explozivă gazoasă : Amestec cu aer, în condiţii atmosferice, al unui material inflamabil sub formă de gaz sau vapori, în care, după aprindere, arderea se propagă în tot ansamblul amestecului neconsumat.
arie periculoasă : Arie în care există sau ar putea să fie prezentă o atmosferă explozivă gazoasă în asemenea cantităţi încât să necesite precauţii speciale pentru construcţia, instalarea şi utilizarea aparaturii electrice.
arie nepericuloasă : Arie în care nu există sau nu este de aşteptat să fie prezentă o atmosferă explozivă gazoasă în cantitate suficientă încât să necesite precauţii speciale pentru construcţia, instalarea şi utilizarea aparaturii electrice.
zone : Ariile periculoase sunt clasificate în zone, în funcţie de frecvenţa apariţiei şi durata prezenţei unei atmosfere explozive gazoase, după cum urmează : zona O : Arie în care este prezentă în permanenţă, sau pe perioade lungi de timp o
atmosferă explozivă gazoasă. zona 1 : Arie în care este probabilă apariţia unei atmosfere explozive gazoase în
funcţionare normală. zona 2 : Arie în care nu este probabilă apariţia unei atmosfere explozive gazoase
la funcţionarea normală şi în care, dacă totuşi apare, este probabil să apară numai rareori şi doar pentru o perioadă scurtă de timp
sursă de degajare : Punct sau loc de la care este probabil să se degaje în atmosferă un gaz inflamabil, vapori inflamabili sau lichid inflamabil, astfel încât să se poată forma o atmosferă explozivă gazoasă.
grade de degajare :a) grad continuu;b) grad primar;c) grad secundar.
debit de degajare : Cantitatea de gaz inflamabil sau vapori inflamabili emisă pe unitatea de timp de către sursa de degajare.
funcţionare normală : Situaţie în care instalaţia funcţionează la parametrii nominali . ventilaţie : Mişcare a aerului şi înlocuirea acestuia cu aer proaspăt sub acţiunea
vântului, a gradienţilor de temperatură sau a mijloacelor artificiale ( de exemplu ventilatoare sau exhaustoare).
limite de explozivitate limita inferioară explozivă ( LEL) : Concentraţie în aer de gaze inflamabile sau vapori
inflamabili, sub care atmosfera gazoasă nu este explozivă..
3
limita superioară explozivă (UEL) : Concentraţie în aer de gaze inflamabile sau vapori inflamabili, peste care atmosfera gazoasă nu este explozivă.
densitatea relativă a unui gaz sau a unor vapori: Raportul între densitatea unui gaz sau a unor vapori şi densitatea aerului la aceeaşi presiune şi la aceeaşi temperaturã (pentru aer, ea este egalã cu 1,0).
material inflamabil: Material care este inflamabil în sine sau care este capabil sã producã un gaz inflamabil, vapori inflamabili sau ceţuri inflamabile.
lichid inflamabil: Lichid capabil sã producã vapori inflamabili în toate condiţiile de exploatare previzibile.
gaz inflamabil sau vapori inflamabili: Gaz sau vapori care în amestec cu aerul în anumite proporţii, vor forma o atmosferã explozivã gazoasã.
ceaţă inflamabilă: Picãturi de lichid inflamabil dispersate în aer astfel încât sã formeze o atmosferã explozivã gazoasã.
punct de aprindere : Temperatura cea mai scăzută a unui lichid, la care, în anumite condiţii standardizate, lichidul eliberează vapori într-o asemenea cantitate încât să se poată forma un amestec inflamabil vapori/aer
punct de fierbere : Temperatura la care un lichid fierbe la presiunea atmosferică de 101,3 kPa (1013mbar).
temperatura de aprindere a unei atmosfere explozive gazoase : Temperatura cea mai scăzută a unei suprafeţe încălzite la care, în condiţii specificate, se poate produce aprinderea unei substanţe inflamabile sub formă de amestec de gaz sau vapori cu aerul.
condiţii atmosferice normale: Condiţii care includ variaţii de presiune şi temperatură superioare şi inferioare nivelelor de referinţă de 101,3 kPa (1013 mbar) şi 20°C (293K), cu condiţia ca variaţiile să aibă un efect negllijabil asupra proprietăţilor explozive ale prafurilor combustibile.
amestecuri hibride: Amestecuri praf/aer combinate cu cantităţi semnificative de vapori şi gaze inflamabile. Dacă, concentraţia de vapori sau gaze inflamabile nu depăşeşte 20 % din limita inferioară de explozie a vaporilor sau gazelor respective, în majoritatea cazurilor sistemul poate fi tratat ca un amestec pur de praf/aer inflamabil. Peste acest nivel, pot fi necesare examinări specifice.
praf conductor: Praf cu rezistivitatea electrică egală sau mai mică decât 103 m. praf neconductor: Praf cu rezistivitatea electrică egală sau mai mare de 103 m. atmosferă explozivă de praf: Amestec cu aerul, în condiţii atmosferice, al
substanţelor inflamabile sub formă de praf sau fibre în care, după aprindere, arderea se propagă în tot amestecul neconsumat .
praf combustibil: Praf care poate arde sau poate fi incandescent şi care poate forma amestecuri explozive cu aerul la temperaturi normale şi presiune atmosferică.
zone (praf) : Ariile clasificate sunt împărţite în zone pe baza frecvenţei şi duratei apariţiei amestecurilor explozive de praf/aer. De asemenea trebuie luate în considerare şi straturile de praf.
zona 20: Arie în care în timpul funcţionării normale, prafuri combustibile, sub formă de nor, sunt prezente în permanenţă sau frecvent în cantitate suficientă pentru a produce o concentraţie explozivă de prafuri combustibile în amestec cu aerul, şi/sau în care straturile de prafuri se pot forma cu o grosime excesivă şi necontrolată.
Aceasta se poate întâmpla în interiorul unei îngrădiri de praf în care praful poate forma amestecuri explozive, frecvent sau pe perioade lungi. Aceasta survine tipic în interiorul echipamentului.
zona 21: Arie neclasificată ca zonă 20, în care în timpul funcţionării normale, prafuri combustibile, sub formă de nor, sunt susceptibile să apară în cantitate suficientă pentru a fi capabile să producă o concentraţie explozivă de prafuri combustibile în amestec cu aerul. Această zonă poate
4
cuprinde, între altele, imediata vecinătate a punctelor de umplere sau de golire a produselor pulverulente, şi arii în care straturi de praf se formează şi sunt susceptibile să dea naştere în timpul funcţionării normale, la o concentraţie explozivă de prafuri combustibile în amestec cu aerul .
zona 22: Arie neclasificată ca zonă 21 în care nori de praf se pot produce rar şi se menţin pe perioade scurte, sau în care acumulările sau straturile de praf combustibil pot fi prezente în condiţii anormale şi pot genera amestecuri inflamabile de praf în aer. Atunci când, datorită condiţiilor anormale, înlăturarea acumulărilor sau straturilor de praf nu poate fi asigurată, această arie se clasifică ca zonă 21.
Această zonă poate cuprinde, între altele, zone din apropierea unui echipament care conţine prafuri care pot scăpa prin scurgeri şi pot forma depozite (săli de concasare, de exemplu, în care prafurile pot scăpa de la concasare şi se pot depozita).
sursa de degajare a prafurilor : Punct sau loc de la care praful combustibil poate fi eliberat sau se poate învolbura, astfel încât, să se poată forma un amestec exploziv de praf/aer. În funcţie de circumstanţe, nu toate sursele de degajare produc neapărat un amestec exploziv de praf/aer. Trebuie totuşi să se ţină seama de faptul că o sursă de degajare permanentă mică sau diluată, poate să producă în timp un strat de praf potenţial periculos.
În funcţie de ordinea descrescătoare a probabilităţii de apariţie sursele de degajare se împart în următoarele grade:
- Formarea continuă a unui nor de praf: locuri în care un nor de praf poate exista în mod continuu sau care se presupune că este prezent perioade lungi sau perioade scurte care se repetă frecvent.- Grad de degajare primar: o sursă de la care se poate presupune că degajă periodic sau ocazional, în timpul funcţionării normale.- Grad de degajare secundar: o sursă de la care se presupune că nu degajă în timpul funcţionării normale şi dacă totuşi degajă, este probabil să se întâmple rar şi perioade scurte.
întinderea zonei: Distanţa, în orice direcţie, între marginea unei surse de degajare şi punctul în care riscul asociat acestei zone este considerat că nu mai există.
temperatura de aprindere a unui strat de praf: Temperatura minimă a unei suprafeţe calde, pentru care aprinderea se produce într-un strat de praf, de grosime dată, depus pe această suprafaţă caldă.
temperatura de aprindere a unui nor de praf: Temperatura minimă a peretelui interior cald al unui cuptor, la care se produce aprinderea în aer a unui nor de praf.
2. ARII PERICULOASE EX GENERATE DE GAZE, VAPORI, CEŢURI ŞI LICHIDE INFLAMABILE (SR EN 60079-10)
Clasificarea acestor arii este o metodă de analiză şi de clasificare a mediului în care pot apare atmosfere explozive gazoase, astfel încât să faciliteze alegerea corectă a aparaturii electrice utilizabile fără pericol în acest mediu, ţinând cont de grupele de gaze şi clasele de temperatură ale gazelor.
Prima etapă constă în evaluarea probabilităţii apariţiei unei atmosfere explozive gazoase, conform definiţiilor zonelor 0, 1 şi 2. O dată ce au fost determinate frecvenţa şi durata de degajare probabile(şi, în consecinţă , gradul de degajare), procentul de degajare , concentraţia, viteza de degajare, ventilaţia şi ceilalţi factori care au o influenţă asupra tipului şi/sau întinderea zonei, se dispune de o bază corespunzătoare pentru a decide dacă este probabilă prezenţa unei atmosfere gazoase în arii învecinate.
5
Elementele de bază pentru determinarea tipului zonelor periculoase sunt:- identificarea sursei de degajare şi -determinarea gradului de degajare.
Surse de degajare Dacã s-a constatat cã un element de echipament poate elibera material inflamabil în atmosferã, trebuie mai întâi sã se determine gradul de degajare, conform definiţiilor, constatând frecvenţa şi durata probabilã a degajãrii. Prin aceastã procedurã, fiecare sursã de degajare va fi clasificatã ca fiind fie „de grad continuu”, „de grad primar” sau „de grad secundar”.
Dupã ce s-a constatat gradul degajãrii, este necesar sã se determine debitul degajãrii şi ceilalţi factori care pot influenţa tipul şi întinderea zonei.
Probabilitatea prezenţei unei atmosfere explozive gazoase şi, în consecinţă, tipul de zonă depind în principal de:
- gradul degajării şi - gradul ventilaţiei .
Întinderea zonei depinde, în principal, de parametrii fizici şi chimici ai materialului inflamabil şi ai procesului de producţie cum sunt:
Debitul de degajare a gazelor şi vaporilor Limita inferioarã explozivã ( LEL- lower explosion limit) Ventilaţia Densitatea relativã a gazului sau a vaporilor în momentul degajãrii Condiţiile climatice Topografia
Figura 1 –Exemplu de răspândirea gazelor lichefiate (exemplu)1
1 Din broşura ISSA "Explozii de gaze", Secţiunea Internaţională pentru Prevenirea Pericolelor Profesionale în Industria Chimică, Asociaţia Internaţională de Securitate Socială (ISSA), Heidelberg, Germania
6
Creşterea debitului de degajare măreşte întinderea zonei. Debitul de degajare depinde, la rândul său, de alţi parametri, şi anume :
a) Geometria sursei de degajareb) Viteza de degajarec) Concentraţia gazului inflamabil sau a vaporilor inflamabili în amestecul degajatd) Volatilitatea unui lichid inflamabile) Temperatura lichidului
Deschideri considerate surse posibile de degajareTrebuie considerate ca surse de degajare posibile deschiderile existente între arii.
Gradul de degajare al acestor „surse” va depinde de :- tipul de zonă al ariei alăturate ariei studiate;- frecvenţa şi durata perioadelor de deschidere;- eficienţa garniturilor de etanşare sau îmbinărilor;- diferenţa de presiune între ariile în cauză.
Clasificarea deschiderilorDeschiderile sunt clasificate A,B,C,D după următoarele caracteristici :
Tipul A - Deschideri care nu se conformează caracteristicilor specificate pentru tipurile B, C sau D.
Tip B - Deschideri care sunt în mod normal închise (de exemplu cu închidere automată) şi ramificaţii care se deschid rareori, şi care au fitinguri de închidere.
Tip C - Deschideri care sunt în mod normal închise şi sunt rareori deschise, conforme definiţiei tipului B, dar care sunt în plus echipate cu dispozitive de etanşare (de exemplu garnituri) pe întreg perimetrul sau două deschideri tip B în serie prevăzute cu dispozitive de închidere automată independente.
Tip D - Deschideri normal închise, conforme definiţiei tipului C, care nu pot fi deschise decât prin mijloace speciale sau în caz de urgenţă.
Deschiderile tip D sunt în mod efectiv etanşe, cum ar fi treceri utilitare (de exemplu conducte, ţevi) sau pot fi o combinaţie între o deschidere tip C, alăturată unei regiuni periculoase, şi o deschidere tip B în serie.
Zona în amonte de deschidere
Tipul deschiderii Gradul de degajare al deschiderii,considerată ca sursă de degajare
Zona 0 ABCD
Continuu(Continuu) / primarSecundarFără degajare
Zona 1 ABCD
Primar(Primar) / secundar(Secundar)/fără degajareFără degajare
Zona 2 ABCD
Secundar(Secundar) / fără degajareFără degajareFără degajare
Notă: Pentru gradele de degajare din paranteze, se va lua în considerare la proiectare frecvenţa de funcţionare a deschiderilor.
VentilaţiaVentilaţia naturalăAcesta este tipul de ventilaţie care este realizat prin mişcarea aerului datorită
vântului şi/sau gradientelor de temperatură. În aer liber, ventilaţia naturală este adesea suficientă pentru a asigura dispersia întregii atmosfere explozive care ar apare în arie.
7
Ventilaţia naturală poate fi de asemenea eficientă în anumite situaţii în interiorul clădirilor (de exemplu când o clădire are deschideri în pereţi şi/sau acoperiş).
Ventilaţie artificialăMişcarea aerului necesară pentru ventilaţie, este asigurată prin mijloace artificiale,
de exemplu ventilatoare sau exhaustoare. Deşi ventilaţia artificială este utilizată în principal într-o încăpere sau într-un spaţiu închis, ea poate fi utilizată, de asemenea, în aer deschis pentru a compensa reducerea sau împiedicarea ventilaţiei naturale datorită obstacolelor.Ventilaţia artificială a unei arii poate fi fie generală fie locală şi, în ambele cazuri, corespund diferite grade de mişcare şi de înlocuire a aerului.
Figura 2 - Exemplu de amplasare corectă a deschiderilor de ventilare pentru gazele şi vaporii mai
grei decât aerul2
Gradul de ventilareSunt recunoscute trei grade de ventilaţie :- Ventilaţie puternicã (VP)
Ea poate sã reducã concentraţia la sursa de degajare practic instantaneu, ceea ce conduce la o concentraţie inferioarã limitei inferioare de explozivitate. Rezultã o zonã de micã întindere (dacã nu chiar de întindere neglijabilã).-Ventilaţie medie (VM)
Ea poate sã controleze concentraţia, ceea ce conduce la o situaţie stabilã, în care concentraţia, în limitele zonei, este inferioarã faţã de LEL în timpul degajãrii şi în care atmosfera explozivã nu persistã în mod neobişnuit dupã oprirea degajãrii.- Ventilaţie slabã (VS)
2 Din broşura ISSA "Explozii de gaze", Secţiunea Internaţională pentru Prevenirea Pericolelor Profesionale în Industria Chimică, Asociaţia Internaţională de Securitate Socială (ISSA), Heidelberg, Germania
8
Ea nu poate controla concentraţia pe parcursul degajãrii şi/sau nu poate împiedica persistenţa atmosferei explozive în mod neobişnuit dupã oprirea degajãrii.
Disponibilitatea ventilaţieiTrebuie luate în considerare trei niveluri de disponibilitate a ventilaţiei :
- foarte bun : ventilaţia existã practic permanent;- bun : se aşteaptã ca ventilaţia sã existe în timpul funcţionãrii normale. Sunt
permise întreruperi, dacã ele se produc rareori şi pentru perioade scurte;- mediocru : ventilaţia care nu satisface criteriile unei ventilaţii foarte bune sau bune,
totodatã, nu este de aşteptat sã existe întreruperi prelungite.O ventilaţie, a cãrei disponibilitate nu satisface nici mãcar criteriile nivelului mediocru , nu trebuie sã se considere cã ar contribui la ventilarea ariei.
Tabelul B.1 - Influenţa ventilaţiei asupra tipului de zonã
Ventilaţie
Grad
Grad Puternic Mediu Slab
de Disponibilitate
degajare Foarte bunã Bunã Mediocrã Foarte Bunã
Bunã Mediocrã Foarte Bunã, Bunã sau Mediocrã
Continuu (Zona 0 ÎN)Zonã nepericuloasã1)
(Zona 0 ÎN)Zona 21)
(Zona 0 ÎN)Zona 11)
Zona 0 Zona 0 + Zona 2
Zona 0 +Zona 1
Zona 0
Primar (Zona 1 ÎN)Zonã nepericuloasã1)
(Zona 1 ÎN)Zona 21)
(Zona 1 ÎN)Zona 21)
Zona 1 Zona 1 + Zona 2
Zona 1 + Zona 2
Zona 1 sauZona 0 3)
Secundar 2)
(Zona 2 ÎN)Zonã nepericuloasã1)
(Zona 2 ÎN)Zonã nepericuloasã1)
Zona 2 Zona 2 Zona 2 Zona 2 Zona 1 şi chiarZona 0 3)
1) Zona 0 ÎN, 1 ÎN sau 2 ÎN indicã o zonã teoreticã a cãrei întindere este neglijabilã în condiţii normale.
2) Aria zonei 2, creatã de o degajare de grad secundar, poate depãşi aria atribuitã unei degajãri de grad primar sau de grad continuu; în acest caz, trebuie luatã în considerare distanţa cea mai mare.
3) Va fi zona O dacã ventilaţia este atât de slabã şi degajarea astfel încât, în practicã, o atmosferã explozivã este prezentã efectiv permanent (adicã situaţia este apropiatã de cazul în care nu existã ventilaţie).
NOTA: „ + ” înseamnã „ înconjurat de ”.
EXEMPLE
Exemplul 1: O pompă industrială normală montată la nivelul solului, situată în exterior, care pompează lichid inflamabil.
9
Principalii factori care influenţează tipul şi întinderea zoneiUzine şi procese de producţieVentilaţie Tipul.......................... Naturală Artificială Gradul........................ Medie Puternică * Disponibilitate............. Mediocră BunăSursă de degajare Grad de degajare Garnitura pompei...............Primar şi secundar Produs Punct de aprindere................ Inferior temperaturii de lucru şi temperaturii ambiante Densitatea vaporilor.............. Mai mare decât a aerului_______________________________________________________________ * Fluxul de aer de la motorul pompei
Luând în considerare parametrii relevanţi, se obţin următoarele valori tipice pentru o pompă care are o capacitate de 50 m3/h şi funcţionează la joasă presiune : a = 3 m pe orizontală de la sursa de degajare; b = 1 m de la nivelul solului şi până la 1 m deasupra sursei de degajare.
NOTĂ - Datorită ventilaţiei puternice, întinderea zonei 1 este neglijabilă.
Exemplul 2: Rezervor de depozitare lichide inflamabile, situat în exterior, cu acoperiş fix şi fără plafon intern plutitor.
10
Principalii factori care influenţează tipul şi întinderea zoneiUzine şi procese de producţieVentilaţie Tipul.......................... Naturală Gradul........................ Mediu * Disponibilitate.............. Foarte bunăSursă de degajare Grad de degajare Suprafaţa lichidului....................................................................... Continuu Deschiderile de ventilaţie şi alte deschideri în acoperiş............... Primară Flanşe, etc. situate în interiorul perimetrului digului de retenţie şi supraplinului rezervorului ... Secundară Produs Punct de aprindere................ Inferior temperaturii de proces şi temperaturii ambiante Densitatea vaporilor.............. Mai mare decât a aerului________________________________________________________________* În interiorul rezervorului şi al canalului, slabă.
Luând în considerare parametrii relevanţi, se obţin următoarele valori tipice pentru acest exemplu: a = 3 m de la deschiderea de ventilaţie; b = 3 m deasupra acoperişului; c = 3 m pe orizontală de la rezervor.
3. ARII PERICULOASE EX GENERATE DE PRAFURI, FIBRE SAU SCAME COMBUSTIBILE (SR EN 61241-3)
Praful există în spaţiile tehnologice sub două forme: praf în suspensie şi praf depus.
Pentru clasificarea spaţiilor industriale cu pericol de praf (pulbere) combustibil se adoptă un concept similar celui utilizat pentru gaze şi vapori inflamabili pentru a da o indicaţie asupra riscului de incendiu şi/sau de explozie, dacă există o sursă de aprindere. Totodată, spre deosebire de gaze şi vapori inflamabili, praful combustibil nu va fi în mod necesar evacuat prin ventilaţie sau difuzie, după ce degajarea a fost oprită. Aceasta are implicaţii în clasificarea ariilor, care este diferită de cea pentru gazele şi vaporii inflamabili. Dacă se generează în permanenţă sau pe perioade lungi de timp nori de praf, foarte diluaţi şi deci neexplozivi, în timp se formează straturi groase de praf. Plecând de la aceste straturi de praf, mişcările rapide de aer pot genera nori de praf, creând amestecuri explozive de praf/aer. O depunere de praf care mocneşte, dacă este deranjată poate aprinde, în consecinţă, norul de praf.
Clasificarea ariilor este o metodă de analiză şi de clasificare a mediului instalaţiilor sau uzinelor, în funcţie de probabilitatea de apariţie a amestecurilor explozive praf/aer şi de straturile de prafuri combustibile. Aceasta va uşura selecţia corectă a aparaturii electrice destinată utilizării în deplină securitate într-un astfel de mediu, ţinând cont de caracteristicile prafului.
Pentru clasificarea ariilor, trebuie specificate cu claritate natura prafului şi instalaţiile care se utilizează şi trebuie parcurse următoarele etape:
a) Prima etapă este identificarea caracteristicilor prafului, de exemplu mărimea particulelor, umiditatea, temperaturile de aprindere în nor şi în strat şi rezistivitatea.
b) A doua etapă este identificarea locurilor în care pot fi prezente prafuri sau surse de degajare a prafului.
11
c) A treia etapă este determinarea probabilităţii de apariţie a unei degajări de la aceste surse şi în consecinţă probabilitatea de apariţie a amestecurilor explozive prafuri/aer în diferite părţi ale instalaţiei.
d) A patra etapă este identificarea posibilităţii de formare a straturilor de praf potenţial periculoase.
Funcţie de probabilitatea de formare a amestecurilor praf/aer potenţial explozive şi a straturilor de praf potenţial periculoase, ariile pot fi desemnate conform tabelului 2.
Tabelul 2Gradul sursei Nori de praf Straturi de praf de grosime controlată
Perturbate frecvent Perturbate rarPermanentă 20 21 22
Primară 21 21 22Secundară 22 21 22
Întinderea zonelorZona 20 :- interiorul echipamentului de manevrare şi de producere a produselor pulverulente
în care amestecuri explozive praf/aer sunt prezente în permanenţă sau în mod frecvent;- interiorul unei îngrădiri de praf în care se pot forma straturi de praf cu grosime
excesivă şi necontrolabilă.Zona 21 :- interiorul unui echipament de manevrare a produselor pulverulente în care un
amestec exploziv praf/aer este susceptibil să se producă;- zona se întinde în exteriorul echipamentului, formată de o sursă de degajare, şi
care depinde de asemenea de mai mulţi parametri, precum cantităţile de praf, debitul, mărimea particulelor şi conţinutul de umiditate al produsului.
- această zonă trebuie să fie uşor extinsă, în mod normal, o sursă de degajare tipică nu va crea un amestec exploziv praf/aer cu întindere peste 1m în jurul perimetrului sursei (de exemplu, vizor deschis) şi se va întinde vertical până la sol sau până la nivelul unui planşeu solid;
Zona 22 :În majoritatea cazurilor, întinderea zonei 22 poate fi definită evaluând sursele de
degajare, în raport cu mediul, care ocazionează fie amestecuri explozive praf/aer, fie straturi periculoase de praf, fie amândouă.
Totodată, în exteriorul îngrădirilor de praf, toate tipurile de degajare care creează un strat de praf necontrolabil (de exemplu întreţinere necorespunzătoare), ceea ce este inacceptabil, antrenează întotdeauna o zonă 20.
EXEMPLE Exemplul1: Punct de golire a sacilor fără ventilaţie aspirantă, în exteriorul unei clădiriSistemul de golire este amplasat în exterior.
Zona 20 În interiorul buncărului, pentru că în acesta în timpul funcţionării normale este prezent un amestec exploziv de praf/aer frecvent, sau continuu, şi se formează sau sunt prezente straturi de praf cu grosime excesivă şi necontrolabilă.
Zona 21 Gura de vizitare deschisă este o sursă cu grad de degajare primar; este probabilă apariţia unui amestec exploziv de praf/aer. În consecinţă, trebuie definită o zonă 21 în jurul acestei guri de vizitare, cu o lăţime de 1 m de la margine şi în jos până la pardoseală.
Zona 22 Datorită agenţilor atmosferici, zona 22 va fi limitată la maxim 1 m în jurul limitei zonei 21.
12
Note1 Toate distanţele sunt date doar cu titlu informativ. În practică sunt posibile alte distanţe.
2 Pot fi necesare măsuri de protecţie suplimentare, precum eliberarea presiunii de explozie către atmosferă sau limitarea exploziei cu baraje, protecţia la intemperii etc.
Figura 1 - Punct de golire a sacilor fără ventilaţie aspirantă, în interiorul clădirii
Exemplul 2: Punct de golire a sacilor situat în interior, cu ventilaţie aspirantă
În acest exemplu, sacii sunt goliţi manual, în mod frecvent, într-un buncăr, de unde conţinutul este transportat pneumatic în alte părţi ale instalaţiei. O parte a buncărului este întotdeauna plină cu produs. Buncărul este prevăzut cu ventilaţie aspirantă. În acest fel, produsul pulverulent poate fi reţinut, pe cât posibil, în sistem.
Zona 20 În interiorul buncărului, pentru că în acesta în timpul funcţionării normale este prezent un amestec exploziv de praf/aer frecvent şi se formează sau sunt prezente straturi de praf cu grosime excesivă şi necontrolabilă.
Zona 21 Dacă sistemul de ventilaţie aspirantă s-a defectat sau este necorespunzător, deschiderea este o sursă cu grad de degajare primar, conducând la o zonă 21, cu o lăţime de 1 m în jurul marginii gurii de alimentare.
Zona 22 În cazul sistemelor de ventilaţie aspirantă bine proiectate, orice degajare de praf va fi aspirată în interior. Gura de alimentare poate fi astfel definită ca sursă cu grad de degajare secundar, conducând la o zonă 22, cu o lăţime de 1 m în jurul marginii gurii de alimentare.
Golirea sacilor va produce o degajare de praf în timpul manevrării. În consecinţă, trebuie să se definească o arie cu o lăţime de 2 m în jurul gurii de alimentare ca zonă 22. Dacă întreţinerea curăţeniei este slabă, se poate prăfui o arie mai întinsă a încăperii şi aceasta trebuie să fie clasificată corepunzător.
13
Note1 Toate distanţele sunt date doar cu titlu informativ. În practică sunt posibile alte distanţe.
2 Pot fi necesare măsuri de protecţie suplimentare, precum eliberarea presiunii de explozie către atmosferă sau limitarea exploziei cu baraje, protecţia la intemperii etc..
Figura 2 - Punct de golire a sacilor situat în interior, cu ventilaţie aspirantă
Exemplul 3: Ciclon cu filtru: evacuarea în exteriorul încăperii
În acest exemplu, ciclonul şi filtrul fac parte dintr-un sistem de extracţie prin aspiraţie. Produsul extras traversează o vană rotativă care funcţionează continuu, pentru a cădea într-un buncăr închis.Ventilatorul amplasat la ieşirea filtrului evacuează aerul aspirat în exterior. În buncărul filtrului nu se aşteaptă nici o reţinere a produsului.Concentraţia medie de praf care se obţine în timpul transportului este mult sub limita inferioară de explozivitate a produsului respectiv.
Zona 20 Nu există zona 20, deoarece nu va fi prezentă, sau întâlnită frecvent la funcţionare normală o concentraţie mai mare decât limita inferioară de explozivitate a amestecurilor explozive de praf/aer. De asemenea, nici o reţinere a produsului în filtru şi nici un strat de praf gros nu se aşeaptă să se producă.
Zona 21 Chiar dacă concentraţia medie a prafului este cu mult sub LEL a produsului respectiv, aceasta nu garantează că nu vor apărea în anumite perioade amestecuri cu concentraţii mai mari. Depunerile din interiorul conductelor pot fi brusc învolburate şi antrenate, în proces o cantitate mare de praf poate fi necesar să se separe. Curăţirea sacilor filtrului poate conduce, de asemenea, la concentraţii explozive de praf.
Zona 22 Praful se poate degaja de la faţa curată a filtrului prin scăpări bruşte (sursă cu grad de degajare secundar), sau în permanenţă, în concentraţii foarte mici (sursă cu grad de degajare permanent). Situaţia este similară pentru conductele din aval de filtru, pentru ventilator şi în jurul gurii de evacuare. În exterior, o arie de 1 m în jurul gurii de evacuare va fi considerată ca zona 22.
14
NOTĂ - Aria care înconjoară echipamentul poate fi necesar să se clasifice ca zonă 22 (în loc de zonă nepericuloasă) dacă straturile de praf sunt prezente, de exemplu ca urmare a scurgerilor de la racorduri flexibile în partea cu suprapresiune a conductei de aer curat (în aval de ventilator).
Note1 Toate distanţele sunt date doar cu titlu informativ. În practică sunt posibile alte distanţe.2 Pot fi necesare măsuri de protecţie suplimentare, precum eliberarea presiunii de explozie către atmosferă sau limitarea exploziei cu baraje, protecţia la intemperii etc.
Figura 3 - Ciclon şi filtru: evacuarea în exteriorul încăperii
Exemplul 4: Ciclon şi filtru: evacuarea în interiorul unei încăperi
În acest exemplu, ciclonul şi filtrul fac parte dintr-un sistem de transport pneumatic la presiune pozitivă. Produsul extras traversează o vană rotativă, pentru a cădea într-un siloz. Ventilatorul amplasat la ieşirea filtrului evacuează în încăpere aerul aspirat.
În interiorul ciclonului, presiunea este uşor superioară presiunii atmosferice, datorită prezenţei sistemului pneumatic. În filtru, presiunea este în mod normal uşor inferioară presiunii atmosferice. Concentraţia de praf la care are loc transportul este mult peste limita inferioară de explozie a produsului respectiv.
Zona 20 În interiorul ciclonului, filtrului şi conductelor, deoarece în timpul funcţionării normale aici sunt prezente în permanenţă amestecuri explozive de praf/aer.
Zona 21 În acest proces nu poate fi definită nici o zonă 21.Zona 22 Praful se poate degaja pe faţa curată a filtrului prin scăpări bruşte (sursă cu
grad de degajare secundar) cu concentraţii mari sau în permanenţă, în concentraţii foarte mici.Situaţia este similară şi pentru conductele din aval de filtru, pentru ventilator şi în jurul gurii de evacuare. O arie cu o lăţime de 1 m în jurul marginilor gurii de evacuare va fi clasificată ca zonă 22.Gura de evacuare a filtrului refulând cantităţi foarte mici de praf în încăpere, în timp se pot forma straturi de praf în interiorul încăperii. Întreaga încăpere trebuie deci să fie clasificată ca zonă 22. Cea mai mare parte a încăperii poate fi clasificată ca zonă nepericuloasă, numai dacă se asigură o întreţinere corespunzătoare a curăţeniei, la intervale regulate, care să permită limitarea grosimii stratului de praf.
15
Conducta şi orificiul de evacuare a presiunii de explozie pot avea scăpări sau se pot rupe (sunt posibile uşoare suprapresiuni) şi constituie, în acest caz, o zonă 22 (rupere sau scurgere).
Note1 Toate distanţele sunt date doar cu titlu informativ. În practică sunt posibile alte distanţe.2 Pot fi necesare măsuri de protecţie suplimentare, precum eliberarea presiunii de explozie către atmosferă sau limitarea exploziei cu baraje, protecţia la intemperii etc.
Figura 4 - Ciclon şi filtru: evacuarea în interiorul unei încăperi
Caracteristile de explozie ale unor prafuri industriale
Nr. crt.
Denumirea prafului Temperatura de aprindere
Concen-traţia
min. de explozie
g/m3
Energia minimă
de aprin-dere
Granulo-
metriaprafului
µm
Pericolulrelativ
de explozie
Concen-traţia de oxigen
%vol.
în sus-pensie
în strat
0 1 2 3 4 5 6 7 81. Aluminiu (praf) 650 190 45 0,015 10-15 puternic 22. Alcool polivinilacetic 540 440 35 0,12 puternic3. Bumbac (scame) 470
520385 50
5000,0251,92
7-1000 slab 7-20
4. Bumbac (praf) 210 250 505. Bumbac umplutură pentru
textolit6,6 420 foarte
puternic6. Cânepă 430
4408040
0,0080,03
74 foarte puternic
7. Coji de nucă 420 30 0,03 foarte puternic
8. Cărbune cu subst. vol. reduseCărbune (f. volatil)
635610
-55
-0,06
puternic 16
9. Celuloză praf (lignină) 44510. Celuloză 410
480310270
4555
0,08 74 puternic 1713
11. Clei de piele (praf) 550 3001000
12. Ebonită 360320
30 0,030 361000
11
13. Făină de lemn 430 40 0,02 17
16
14. Hârtie 360 fibră50020
15. Ierburi şi muşchi 460 - 45 0,05 puternic 1316. Lemn coajă 450 250 20 0,06 puternic17. Lemn - pin alb - făină 470 260 35 0,04 puternic18. Lemn scoarţă de brad puternic19. Lemn umplutură foarte
puternic20. Lemn tare (fag) 420 3115 70
16021. Lignină hidralizată 450 40 0,02 foarte
puternic22. Lignină foioase 316 196 30 850 puternic23. Lignină conifere 382 196 35 850 puternic24. Lignină bumbac 327 196 63 850 puternic25. Lignină sulfonat de Ca 590 160 0,10026. Lignină răşină 450 40 727. Novolac 520 35-50 foarte
puternic28. Nylon 500 430 0,03 foarte
puternic29. Nitroceluloză autoa-
prinde-re 230
foarte puternic
30. Poliuretan 425 46-6331. Plexiglas praf 48532. Praf de plută 460 210 35 0,035 foarte
puternic33. Praf de rumeguş 430 35 0,02 foarte
puternic17
0 1 2 3 4 5 6 7 834. Polietilenă (înaltă presiune) 410 380 20 0,03 74 1335. Polipropilenă 430 400 25 7436. Polistiren 475 20 0,016 737. Polistiren modificat cu cauciuc 460 800 838. Poliuretan 425 440 30 0,02 7439. Răşină alchidică 500 155 0,12 slab 1540. Răşină alilică 500 35 0,02 foarte
puternic13
41. Răşină aminoureoformal-dehidică
450 75 0,08 puternic 17
42. Răşină celulozică 320 25 0,01 foarte puternic
11
43. Răşină polieterclorinată 460 45 0,16 moderat44. Răşină epoxidică 630
5403020
0,0350,015
74 foarte puternic
12
45. Răşină poliamidică 500 30 0,02 foarte puternic
13
46. Răşină fenolică 500 30 0,02 foarte puternic
14
47. Rşăsină poli agrilonat 710 25 0,02 foarte puternic
15
48. Răşină polietilentereftalat 500 40 0,04 puternic 1349. Răşină de polietilenă 410 20 0,01 foarte
puternic12
50. Răşină polimetilenă 520 150 0,064 moderat51. Răşină polipropilenă 420 20 0,03 foarte
puternic52. Răşină poliuretan 550 390 25 0,02 foarte
puternic53. Răşină naturală DK 390 15 0,01 foarte 14
17
puternic54. Răşină metacrilat de etilstiren 440 25 0,02 foarte
puternic
Bibliografie
- SR EN 60079-10 Aparatură electrică pentru atmosfere explozive gazoase. Partea 10: Clasificarea ariilor periculoase.
- SR CEI 61241-3:2000 Aparatură electrică destinată utilizării în prezenţa prafurilor combustibile. Partea 3: Clasificarea ariilor în care sunt sau pot fi prezente prafuri combustibile.
- SR EN 50281-3 2004 Aparatură electrică destinată utilizării în prezenţa prafului combustibil. Partea 3: Clasificarea ariilor în care este sau poate fi prezent praf combustibil
- NP 099-04 Normativ pentru proiectarea, executarea, verificarea şi exploatarea instalaţiilor electrice în zone cu pericol de explozie.
18