Mechanische apparaten in ATEX-zones: wel of geen ontstekingsbron?

Leestijd: 4 minuten

In de zogenaamde ATEX zones (gebieden waar explosierisico’s aanwezig zijn) dient elektrische apparatuur én mechanische apparatuur te worden beoordeeld op mogelijke ontstekingsbronnen.

In dit eerste deel van drie artikelen  vertellen wij u meer over de ATEX wetgeving en de geest van ATEX.

Uit inspecties van de ISZW (vroegere Arbeidsinspectie) is gebleken dat veel bedrijven het lastig vinden om de risico’s van mechanische apparatuur te beoordelen. Bedrijven waar ATEX een rol speelt zullen vrijwel altijd met mechanische apparatuur te maken krijgen in de ATEX zones. Tijdens de inspecties in deze zones is het vaak lastig om oude mechanische apparatuur, zonder Ex-codes, zorgvuldig te toetsen. Eveneens is het niet gemakkelijk om mechanische apparatuur met Ex codes correct te interpreteren.

Atex wetgeving

Sinds 2003 zijn de zogenaamde ATEX 114 (vroeger ATEX 95) en ATEX 153 (vroeger ATEX 137) richtlijnen van toepassing. De ATEX richtlijnen stellen wettelijke voorschriften aan apparatuur welke in explosiegevaarlijke gebieden wordt toegepast. Vanuit het verleden zijn de explosieveiligheidsvoorschriften met name gericht op elektrische apparatuur. Dit roept meestal ook geen vragen op. Anders ligt het bij het toepassen van de ATEX voorschriften op mechanische apparatuur. Vaak is het onduidelijk hoe de ATEX voorschriften moeten worden toegepast bij oude en/of gewijzigde mechanische apparatuur.

Bij de risico’s van mechanische apparatuur in het kader van ATEX moeten we met name denken aan het veroorzaken van een explosie, doordat een mechanisch apparaat een ontstekingsbron is.

De ATEX 114 richtlijn (richtlijn nummer: 94/9/EG of 2014/34/EU) is een zogenaamde Europese productrichtlijn die leidt tot een CE-markering op een product dat bedoeld is voor gebruik in explosiegevaarlijke omgevingen. Fabrikanten van dergelijke producten dienen rekening te houden met de ATEX 114 wanneer zij producten in de handel brengen. Producten voor eigen gebruik vallen ook onder de ATEX 114 richtlijn. Naast de ATEX 114 zijn er op dit moment nog 24 andere richtlijnen die leiden tot een CE-markering (dus totaal 25 CE-richtlijnen).

Sinds 30 juni 2003 dienen alle in de handel gebracht producten¹, die worden gebruikt in een explosieve omgeving, te voldoen aan de zogenaamde ATEX 114 richtlijn. De ATEX 114 is niet alleen van toepassing op elektrische apparatuur, maar ook op mechanische apparatuur.
Voor fabrikanten en ontwerpers van mechanische apparatuur betekent dit dat de mechanische apparatuur dus ook aan de ATEX 114 moet voldoen. Mechanische apparatuur welke voor 2003 is geleverd valt niet onder de ATEX 114 richtlijn en is derhalve niet voorzien van een Ex-markering volgens de ATEX 114 richtlijn, maar moet wel veilig kunnen functioneren.

Een goede ontstekingsanalyse is belangrijk voor het beoordelen van mechanische apparatuur in ATEX zones.

Apparatuur die reeds voor 30 juni 2003 in gebruik was, dient door de gebruiker zelf op de aanwezigheid van ontstekingsbronnen te worden gecontroleerd. Hiervoor maakt de gebruiker een ontstekingsanalyse. Dit is soms lastig uit te voeren, omdat de gebruiker niet alle specificatie van de apparatuur beschikbaar heeft.

Voorbeeld

mechanische ontstekingsbronnen bij een draaisluis

mechanische ontstekingsbronnen bij een draaisluis

CE-teken met epsilon x

 

 

 

Belangrijk voor de ontstekingsanalyse is het principe te kennen dat achter de ATEX categorieën schuil gaat. Het wordt hier de “geest van ATEX” genoemd.

Het principe van de categorieën is zeer belangrijk om te begrijpen. Voor zowel nieuwe, als ook bestaande installaties kan hiermee de geschiktheid van een apparaat voor een bepaalde categorie en zone worden beoordeeld.

 

“De geest van ATEX”

categorie 1 zeer hoog beschermingsniveau

Zelfs tijdens een uitzonderlijke storing moet het apparaat het vereiste veiligheidsniveau kunnen waarborgen. Ofwel in termen van apparatuur, mag het apparaat tijdens uitzonderlijke storingen geen ontstekingsbron kunnen zijn.

categorie 2 hoog beschermingsniveau

Bij frequente storingen of bij gebreken waarbij gewoonlijk rekening moet worden gehouden moet het apparaat het vereiste veiligheidsniveau kunnen waarborgen. Ofwel in termen van apparatuur mag het apparaat tijdens te verwachte storingen geen ontstekingsbron kunnen zijn.

categorie 3 normaal beschermingsniveau

Bij normaal bedrijf wordt het vereiste veiligheidsniveau gewaarborgd. Ofwel in termen van apparatuur mag het apparaat tijdens normaal bedrijf.

Pomp met ATEX certificering

Pomp met ATEX certificering groep 2, categorie 2, G = gas, c = constructief veilig, T4 is maximale temperatuur pomp (onder voorgeschreven condities).

De ontstekingsanalyse wordt bij voorkeur uitgevoerd volgens het voorbeeld van de norm NEN-EN 13463 voor niet-elektrisch materiaal en volgens de methodiek van NEN-EN 15198² .
De NEN-EN 15198 beschrijft de methodiek van de ontstekingsanalyse specifiek voor niet-elektrisch materieel.

De normen NEN-EN 13463 en NEN-EN 15198 zijn zogenaamde geharmoniseerde normen onder de ATEX 114 richtlijn. Het voldoen aan deze normen geeft het zogenaamde vermoeden van overeenstemming met de ATEX 114.

Let wel, de normen zijn niet wettelijk verplicht, maar we beschouwen ze als wetgeving.

In paragraaf 5.2.8 van NEN EN 13463-1 wordt een model aangereikt voor het rapport van de ontstekingsanalyse. Dit model moet als een basis worden gezien. De uitgebreide tabel die we in de praktijk gebruiken bevat aanvullende informatie, waarbij met name wordt gekeken naar de ontstekingsanalyse, nadat de maatregelen zijn genomen, want dit bepaalt uiteindelijk de bereikte categorie van een apparaat.

[1] Hierop is een uitzondering en dat zijn componenten, deze krijgen geen CE, maar wel het Ex symbool en een extra aanduiding “U”.

[2] Zie lijst met geharmoniseerde normen volgens de ATEX 114 richtlijn.

Update / aanvulling november 2020: nieuwe normen voor niet-elektrische apparatuur

De norm NEN-EN13463 die in dit artikel wordt genoemd is komen te vervallen.

De nieuwe normen voor niet elektrische apparatuur (mechanische apparatuur), de ISO/EN 80079-36 en -37 zijn inmiddels definitief.

De ISO 80079-36 en -37 hebben de EN 13463 normen vervangen.

Voor mechanische apparatuur brengt dit de nodige wijzigingen met zich mee, onder andere de nieuwe codering voor mechanische apparatuur. De beschermingswijzen, zoals c (constructief veilig), k (olie-vulling) en b (bewaking van ontstekingsbronnen) zullen worden vervangen door een nieuwe generieke aanduiding met de letter “h”.

nieuwe codering voor mechanische apparatuur

 

Dit was het eerste deel in onze serie over Mechanische apparaten in ATEX zones

Deel 1: Inleiding, wetgeving en “de geest van ATEX”
Deel 2: Ontstekingsbronnen
Deel 3: Ontstekingsanalyse

Wil je meer leren over het beoordelen van mechanische apparatuur?

Volg dan onze 3-daagse training “ATEX ontstekingsanalyse Ex 016”

 

Ontstekingsanalyse

Leestijd: 4 minuten

In het derde en laatste deel van onze serie artikelen over mechanische apparaten in ATEX zones bespreken we de ontstekingsanalyse.

De ontstekingsanalyse bestaat uit 5 belangrijke delen:

  1. Onderdeel/locatie/zone
  2. Potentiële ontstekingsbron en oorzaak
  3. Optreden van ontstekingsbron zonder maatregelen
  4. Genomen maatregelen
  5. Optreden van ontstekingsbron en categorie na genomen maatregelen en mogelijke beperkingen

 

1. Onderdeel / locatie / zone

Nemen we als voorbeeld een draaisluis voor een poederachtig materiaal, dan kunnen we de mogelijke ontstekingsbronnen inwendig bij de rotor gaan bekijken. Doorgaans is er inwendig sprake van een omgeving waar voortdurend stofontploffingsgevaar kan heersen.

Dus een zone 20 inwendig.

De vereiste categorie is dan categorie 1. Dit betekent dat er geen ontstekingsbronnen aanwezig mogen zijn tijdens normaal bedrijf, verwachte storingen en abnormale storingen.

Uitwendig zal een dergelijke draaisluis geschikt moeten zijn voor zone 22 of wellicht 21 (ook gaszones zijn natuurlijk mogelijk), afhankelijk van de omgevingssituatie. Dit betekent dat de behuizing en het uitwendige dan moet voldoen aan categorie 2 of 3. Gaat het om categorie 2, dan mag er tijdens normaal gebruik en tijdens verwachte storingen geen ontstekingsbron zijn.

Bij categorie 3 mag tijdens normaal gebruik geen ontstekingsbron aanwezig zijn.

2. Potentiële ontstekingsbron en oorzaak

Hier wordt een beschrijving gegeven van de ontstekingsbron en de oorzaak van optreden. Bij een draaisluis met kunststof rotorbladen zou statische elektriciteit een ontstekingsbron kunnen zijn. Dit is natuurlijk niet acceptabel in een zone 20. De oorzaak is het poeder dat langs de bladen stroomt, terwijl de kunststof bladen van isolerend materiaal zijn gemaakt.

3. Optreden van ontstekingsbron zonder maatregelen

Zonder maatregelen te hebben genomen wordt nagegaan wanneer de ontstekingsbron zich aandient.

Dit kan zijn:

  • tijdens normaal bedrijf
  • tijdens te verwachte storingen
  • tijdens abnormale storingen

Vaak is het lastig om in dit stadium van de ontstekingsanalyse de reeds aanwezige maatregelen of beveiligingsmiddelen niet mee te nemen. Ook komt het voor dat bepaalde sensoren en regelkringen mee gaan doen om ontstekingsbronnen te voorkomen. Temperatuursensoren zijn hier een voorbeeld van. Wanneer de toch al aanwezige temperatuursensoren ook dienst gaan doen om niet alleen een proces te bewaken, maar ook ontstekingsbronnen te voorkomen, worden er andere eisen gesteld aan deze sensoren (zie NEN-EN 13463-6).

4. Genomen maatregelen

Afhankelijk van de vereiste categorie dienen er maatregelen te worden genomen om de ontstekingsbron te voorkomen. Zie onderstaande tabel.

Categorie en beschermingswijze

categorie ontstekingsbron en beschermingswijze

Bij het nemen van beschermingsmaatregelen om ontstekingsbronnen te voorkomen kan in de ontstekingsanalyse worden verwezen naar delen van de NEN-EN 13463 normen die zijn toegepast. Eventueel dient hierbij te worden verwezen naar belangrijke documenten en specificaties die in dit kader van belang zijn.

De normen NEN-EN 13463 beschrijven de juiste maatregelen die moeten worden genomen om ontstekingsbronnen te voorkomen bij mechanische apparatuur. Voor specifieke apparatuur bestaan aparte normen, deze dienen daarbij aanvullend te worden geraadpleegd. Denk bijvoorbeeld aan de NEN-EN 14986 voor ventilatoren in ATEX omgevingen.

Voorbeeld draaisluis
Een losgeraakt onderdeel kan tussen rotor en stator mechanische vonken veroorzaken door schuren en wrijven. Deze ontstekingsbron kan worden gezien als een te verwachten storing. Een maatregel zou kunnen zijn dat de fabrikant bij de inbouwinstructies aangeeft dat de gebruiker moet voorkomen dat er vreemde delen in de draaisluis terecht zouden kunnen komen. Het probleem wordt door deze maatregel niet echt verholpen, maar verschoven richting gebruiker. Deze oplossing voldoet niet aan de voorschriften van ATEX 95, want het aanpassen van het ontwerp komt op de eerste plaats.

De maatregelen kunnen bestaan door bijvoorbeeld de omtreksnelheid van de rotor te beperken. Doorgaans kan worden gesteld dat bij een omtrekssnelheid kleiner dan 1 m/s de kans op mechanische vonken door wrijving niet aanwezig is, mits de contactdruk niet te groot is. Door het ontwerp van de draaisluis op deze manier te bepalen, zal deze ontstekingsbron, na de genomen maatregelen, zich niet meer voordoen. Het optreden van deze ontstekingsbron is dan, na genomen maatregelen, niet meer van toepassing.
De beperking van de omtreksnelheid is een constructieve maatregel, welke wordt genoemd in NEN-EN 13463-1 en NEN-EN 13463-5 paragraaf 5.1. De beschermingswijze die voor dit onderdeel wordt toegepast wordt aangeduid met ‘c’.

Soms kunnen, ondanks de genomen maatregelen, ontstekingsbronnen niet geheel worden uitgesloten. Dit is dan vaak de aanleiding om beveiligingsmiddelen op apparatuur, denk aan explosiebeveiliging in de vorm van drukontlasting, vonkendetectie, blusmiddelsystemen, etc. aan te brengen. In sommige gevallen is het mogelijk om drukvast of drukstootvast te ontwerpen. Voorbeelden hiervan zijn maalmolens.

5. Optreden van ontstekingsbron en categorie na genomen maatregelen en mogelijke beperkingen

Nadat de maatregelen zijn toegepast, dient weer opnieuw te worden beoordeeld wanneer de ontstekingsbron zich kan voordoen.
Uiteindelijk komt hiermee de verkregen categorie vast te staan. Deze dient dan minimaal de vereiste categorie te halen waarvoor het apparaat gecertificeerd gaat worden.

Een ontstekingsanalyse in deze vorm zal voor een eerste keer zeker enige tijd in beslag nemen. Naast de methodiek die men zich eigen moet maken, dient er vooral veel inzicht te worden verkregen in het ontstaan van ontstekingsbronnen. Op specifieke gebieden kan het zeker nodig zijn om nader onderzoek te verrichten.

[box]

Dit was het derde  en laatste deel in onze serie over Mechanische apparaten in ATEX zones

Deel 1: Inleiding, wetgeving en “de geest van ATEX”
Deel 2: Ontstekingsbronnen
Deel 3: Ontstekingsanalyse

Wilt u meer leren over het beoordelen van mechanische apparatuur?

Volg dan onze cursus “ATEX ontstekingsanalyse Ex 016”[/box]