Thema's
Explosiebeveiliging voor mens en machine

Het thema explosiebeveiliging stamt uit de mijnbouw. In een bepaalde verhouding explosieve mengsels van methaan en lucht, die bij de ontginning van steenkool ontstaan, werden tot in de tweede helft van de twintigste eeuw gecontroleerd tot ontploffing gebracht. Maar hoe zit dat de dag van vandaag?

Het affakkelen van explosief mijngas is dankzij technische verworvenheden en veiligheidsvoorschriften niet langer nodig. Maar desondanks verliest het thema explosiebeveiliging niet aan explosiviteit. Het speelt ondertussen trouwens niet alleen meer in de mijnbouw maar ook in andere industrieën, aangezien ook daar explosieve stoffen voorkomen. Niet het minst in de chemische industrie, bij de productie van aardolie of aardgas of in de levensmiddelenindustrie.

Uw voordelen in een oogopslag:

rendabele exploitatie van de installatie
korte inbedrijfstellings/onderhoudstijden dankzij modulaire concepten
verlaging van de bedrijfskosten dankzij onderhoudsvrije en trillingsvaste verbindingstechniek
aanpassingen snel realiseerbaar dankzij optimale vormfactor en veelzijdigheid

Een explosief mengsel

In combinatie met zuurstof creëren deze stoffen een „gevaarlijke explosieve atmosfeer“. Wanneer er zich dan een ontsteking voordoet door een heet oppervlak of een elektrische vonk, ontstaat een situatie die onder elk beding moet worden vermeden. Meestal heeft een dergelijke gebeurtenis immers het potentieel verscheidene of grote aantallen mensen te schaden, en dan hebben wij het nog niet over de gevolgen voor het milieu en de productie-installaties. Al sinds vele jaren bestaan er daarom in Europa gepaste richtlijnen en een daarop gebaseerde wetgeving binnen de lidstaten: de ATEX-richtlijnen (Atmosphere Explosible). Het gaat over de richtlijnen 1999/92/EG voor installatie-exploitanten en de richtlijnen 2014/34/EU (voorheen 94/9/EG) voor apparatuurfabrikanten. De belangrijkste tegenhangers van de Europese ATEX op de Amerikaanse markt zijn de artikelen over „Hazardous classified locations“ (HazLoc) van de NEC en CEC en voor de landen Rusland, Kazachstan en Wit-Rusland de EAC Ex- respectievelijk de EAC-conformiteitsprocedures (Eurasian Conformity), die het oude GOST-beleid vervangen en inhoudelijk sterk aanleunen bij de ATEX en CE.

Explosiebeveiliging

In principe wordt een onderscheid gemaakt tussen primaire, secundaire en tertiaire maatregelen voor explosiebeveiliging: de primaire maatregelen zijn erop gericht het ontstaan van explosieve omgevingen van meet af aan te verhinderen of te beperken. Secundaire explosiebeveiligingsmaatregelen zijn bedoeld om het ontsteken van explosieve omgevingen te verhinderen – dus door ontstekingsbronnen te vermijden. Tertiaire explosiebeveiligingsmaatregelen zijn bedoeld om de effecten van explosie tot het absolute minimum te beperken. In het kader van een risico-evaluatie, die iedere installatie-exploitant voor zijn installatie moet maken, moet de exploitant zich dus afvragen of hij, bij wijze van primaire explosiebeveiligingsmaatregel, potentieel explosief materiaal kan vervangen door een ander materiaal, om mogelijke explosies van meet af aan uit te sluiten. Is dat niet mogelijk, dan moet de installatie-exploitant zijn installatie afhankelijk van de risico's indelen in zones en de toegang markeren. Het zonemodel is dan ook wereldwijd de meest gehanteerde methode en wordt voorgeschreven in de richtlijn 1999/92/EG. In de USA en Canada wordt vaak een indeling in zogenaamde „Divisions“ gebruikt.

Ex-zones

Bij het zonemodel worden installatiedelen afhankelijk van hun risico ingedeeld in de zones 0, 1 en 2 voor gasatmosferen en 20, 21 en 22 voor stofatmosferen. In het kader van zijn risicoanalyse moet de installatie-exploitant beoordelen hoe vaak en hoe lang er zich explosieve atmosferen kunnen voordoen in de verschillende delen van zijn installatie. Op basis daarvan moet hij zijn installatie indelen in deze zones. Zone 0 respectievelijk zone 20 is daarbij de gevaarlijkste (afb. tabel zonebeschrijving). Bijvoorbeeld: de zone-indeling voor een tank die met vloeibare ruwe olie is gevuld en onder meer over een drukschakelaar beschikt, zou er dan kunnen uitzien zoals op onze afbeelding te zien is.

Apparaatkeuze

Alle apparaten die in Europa in explosieve zones 0 en 1, respectievelijk 20 en 21, moeten worden gebruikt, moeten door een erkende instantie gecertificeerd worden en het label dragen dat in het typeonderzoekcertificaat staat vermeld. Dat label bevat de vereiste informatie voor gebruik in explosieve omgevingen. Het verschaft informatie over de apparaatgroep en de categorie. Wat de apparaatgroep betreft, worden bedrijfsmiddelen in twee groepen ingedeeld: apparaten voor mijngashoudende mijnen (I) met de categorie M1 en M2 en apparaten voor alle andere toepassingen (II) met de categorieën 1, 2 en 3, telkens met de toevoeging G voor gas of D voor stof. De categorie bepaalt in welke zone het bedrijfsmiddel mag worden gebruikt. Bovendien bevat het label informatie over het type ontstekingsbeveiliging, over de gas- of stofgroep en over de temperatuurklasse. Dit wordt bepaald nadat het apparaat in overeenstemming met een norm werd getest. In principe bestaan er verschillende mogelijkheden om een explosie te verhinderen, die in de voorbije decennia zorgvuldig werden uitgewerkt en in overeenkomstige normen werden neergeschreven. Voor elektrische bedrijfsmiddelen werden daarbij verschillende soorten ontstekingsbeveiliging gedefinieerd. Maar niet iedere ontstekingsbeveiliging is voor alle zones geschikt. De ontstekeingsbeveiliging Ex n bijvoorbeeld mag enkel worden toegepast in de zone 2. De ontstekingsbeveiliging Ex i (intrinsieke veiligheid) daarentegen is toegestaan voor bedrijfsmiddelen tot in zone 0. Voor ons voorbeeld kiezen wij de intrinsieke veiligheid. Dat is een van de meest populaire en meest toegepaste ontstekingsbeveiliging.

Intrinsieke veiligheid

De ontstekingsbeveiliging is gebaseerd op het principe van de energiebegrenzing: de stroom-, spannings- en vermogenswaarden van een stroomkring, die bij het meten en regelen in een explosieve omgeving voorkomen, moeten zo klein zijn dat ze geen vonken kunnen veroorzaken noch grote hitte kunnen veroorzaken. De intrinsiek veilige stroomkring bestaat dus telkens uit het intrinsiek veilige bedrijfsmiddel en het bijbehorende bedrijfsmiddel. Dat laatste is buiten de Ex-zones geïnstalleerd. Voor ons voorbeeld met de olietank betekent dat het volgende: ten eerste, het intrinsiek veilige bedrijfsmiddel, namelijk de sensor voor de drukschakelaar, moet geschikt zijn voor installatie in de zone 1. Ten tweede moet het met de sensor verbonden apparaat, het bijbehorende bedrijfsmiddel, garanderen dat er niet meer energie naar de sensor kan vloeien dan hij kan verdragen zonder warm te worden. Hoe groot de opwarming mag zijn, hangt niet in de laatste plaats af van de hoedanigheid van de explosieve atmosfeer. Dus van hoe hoog of hoe laag de ontstekingstemperatuur van het gebruikte gas is. Bovendien moet d.m.v. de energiebegrenzing worden gewaarborgd dat er geen ontstekingsvonk kan ontstaan, of dat een mogelijke ontstekingsvonk minder energie bevat dan nodig is om het gebruikte gas te ontsteken.

Verificatie van de intrinsieke veiligheid

De ontstekingsbeveiliging „intrinsieke veiligheid“ heeft nog een ander belangrijk aspect waar rekening mee moet worden gehouden: de veiligheidstechnische gegevens; deze bestaan voor intrinsiek veilige bedrijfsmiddelen en bijbehorende bedrijfsmiddelen. De waarden bij Ui, Ii, Pi, Ci en Li staan voor de maximale waarden die een apparaat aan ingangszijde kan verdragen, zonder dat de beveiligingsfunctie van de intrinsiek veilige stroomkring wordt opgeheven. De waarden bij Uo, Io, Po , Co en Lo zijn de maximale uitgangswaarden van een bedrijfsmiddel. De vergelijking dient om ervoor te zorgen dat er geen noemenswaardige ontstekingsvonken ontstaan en dat het oppervlak van het intrinsiek veilige bedrijfsmiddel niet feller wordt verhit dan verantwoord zou zijn voor het toegelaten gebruik. De waarden moeten met elkaar worden vergeleken. Daarbij geldt de voorwaarde die in de afbeelding „intrinsieke veiligheid en verificatie“ wordt weergegeven. Deze vergelijking noemt men „verificatie van de intrinsieke veiligheid“. Ze moet net als alle andere documenten worden gearchiveerd in het explosiebeveiligingsdocument (zie daarvoor de afbeelding onderaan).

Twee soorten ontstekingsbeveiliging

Vele apparaten, in het bijzonder zogenaamde bijbehorende elektrische bedrijfsmiddelen, die normalerwijze buiten de ex-omgeving moeten worden geïnstalleerd, hebben vaak een bijkomende toelating voor installatie in zone 2. De labels zien er dan als volgt uit:

Voorbeeldlabel voor de installatie in zone 2:

Ex II 3 G Ex nA IIC T4 Gc

Voorbeeldlabel voor de intrinsieke veiligheid, wat betekent dat het apparaat met een intrinsiek veilige sensor of actuator in de ex-omgeving mag worden verbonden voor zover de „verificatie van de intrinsieke veiligheid“ het toelaat:

Ex II (1) G [Ex ia Ga] IIC

Nieuwe ATEX-richtlijn 2014/34/EU

Sinds 20 april 2016 geldt de nieuwe ATEX-fabrikantrichtlijn 2014/34/EU. Zij bevat nieuwe eisen met betrekking tot het toepassingsgebied, de terminologie, de beschikbaarstelling op de markt, de accreditering van keuringsbureaus en het markttoezicht. De fabrikantplichten betreffende de apparaatmarkering en de gebruikersinformatie werden uitgebreid. Met de nieuwe verordening voor explosiebeveiligingsproducten van 6 januari 2016 werd de nieuwe ATEX-richtlijn opgenomen in de Duitse nationale wetgeving. „In principe is de nieuwe ATEX-richtlijn 2014/34/ EU een aanpassing van de richtlijn aan de in de grond van de zaak eerder formele eisen van het besluit nr. 768/2008/EG, zonder de richtlijn echter substantieel te wijzigen ten opzichte van de oude ATEX-richtlijn 94/9/ EG“, aldus de Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI). Het goede nieuws: alle apparaten die voor 19 april 2016 gecertificeerd werden, hoeven geen nieuwe keuring te ondergaan. De richtlijn 2014/34/EU geldt enkel voor nieuwe producten.

Nieuwe, ondubbelzinnige regeling

Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat installatie-exploitanten onder bepaalde omstandigheden „fabrikanten“ kunnen worden, waardoor ze eveneens onderworpen zijn aan de nieuwe ATEX-richtlijn 2014/34/EU. Dat heeft betrekking op de eigen productie, die vroeger vaak slechts als installatie werd beschouwd. Wat in de oude richtlijn een grijze zone was, wordt door de nieuwe richtlijn ondubbelzinnig geregeld. Volgens PTB moeten alle omgevingen, die theoretisch ook in het verkeer kunnen worden gebracht, bijvoorbeeld omdat ze beweeglijk zijn, als eigen productie worden beschouwd. Naast de risicobeoordeling en het explosiebeveiligingsdocument zijn daarvoor dan bovendien een EG-conformiteitsverklaring en een EG-typeonderzoekcertificaat vereist. De nieuwe verorderning voor explosieveilige producten definieert de §5 „Algemene plichten van de fabrikant" als volgt: „Wanneer hij producten in omloop brengt of voor eigen doeleinden voor het eerst gebruikt, dient de fabrikant zich ervan te vergewissen dat ze werden ontworpen en vervaardigd volgens de essentiële gezondheids- en veiligheidseisen bepaald in bijlage II van de richtlijn 2014/34/EU.“ Daarmee wordt bedoeld dat de betreffende documenten vóór de inbedrijfstelling volledig moeten zijn. Uit de nieuwe ATEX-richtlijn resulteren hogere eisen voor zogenaamde „aangemelde“ instanties, onder meer met betrekking tot testmogelijkheden en -uitrusting, die nu in Brussel moeten worden aangetoond. Bovendien worden er hogere eisen gesteld aan het markttoezicht. De instantie die instaat voor markttoezicht werd versterkt. Iedere economische speler, ook de handelaar, moet de markttoezichtsinstantie informatie kunnen verstrekken over van wie hij een product heeft aangekocht en aan wie hij het verkocht heeft.

WAGO in de praktijk

Referenties uit de explosiebeveiliging

Als partner en innovatieleider implementeert WAGO vele interessante projecten. Ontdek welke creatieve en efficiënte oplossingen wij op het vlak van procestechniek mogelijk maken.

Explosieveilig vullen

Op het vlak van het vullen van vloeibare media behoort firma FILLING GmbH tot de markleiders. Voor de ATEX-categorie 1 concipiëren zij ex-oplossingen met WAGO-techniek.

Moderne tunnelbouw

Vuil, trillingen, hitte: voor het besturen van hun menglaadsysteem heeft de firma Demostene + Partner AG geopteerd voor een WAGO-oplossing die alles aankan.

Veilig ondergronds

In steenkoolmijnbouw mogen enkel inrichtingen worden gebruikt die geen ontstekingsrisico inhouden. Daarom vertrouwt HAZEMAG & EPR op WAGO-controllers.

Uw contactpersoon bij WAGO

Technical Support

unternehmen-market-management-industry-process-gettyimages-154894764-435

Nuttige links

Aanbevelingen om verder te lezen

WAGO in andere branches

Automatisering- en contacttechnologie van WAGO is niet alleen vertegenwoordigd in de proces- en productietechniek. Ontdek welke oplossingen WAGO biedt in andere industrieën.

Scheepvaart

Onderweg op het schip van de toekomst

Moderne aandrijftechnologie, koppeling van subsystemen - automatisering en digitalisering zijn standaard op het schip.

Energie

Een industrie in transitie

Moderne automatisering- en digitaliseringstechnologieën creëren communicatieve smart grids.

Thema's Explosiebeveiliging voor mens en machine