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Sujets

Protection contre les risques d'explosion pour les hommes et les machines

Le sujet de la protection contre les explosions a ses origines dans l'exploitation minière. Dans une certaine proportion, des mélanges explosifs de méthane et d'air, qui sont produits lors de l'extraction du charbon, ont subi des explosions contrôlées jusqu'à la seconde moitié du siècle. Mais où en est-on aujourd'hui ?

Brûler le méthane n'est plus nécessaire grâce aux réalisations techniques et aux directives de protection. Mais le sujet de la protection contre les explosions ne perd pas de sa force explosive. En attendant, il n'est pas seulement utilisé dans l'industrie minière, mais aussi dans d'autres industries, car on y trouve là aussi des substances explosives. Souvent par ex. dans l'industrie chimique, lors de l'extraction du pétrole ou du gaz ou dans l'industrie alimentaire.

Vos avantages en un coup d’œil :

fonctionnement économique des installations
temps de mise en service et de service courts en raison de concepts modulaires
Réduction des coûts d'exploitation grâce à une technologie de connexion sans entretien et résistante aux vibrations
Les ajustements peuvent être rapidement réalisés grâce à un facteur de forme et une polyvalence optimaux

Un mélange explosif

En se combinant avec l'oxygène, ces substances produisent une « atmosphère à risque d'explosion ». Si un amorçage a lieu par une surface chaude ou une étincelle électrique, on arrive à une situation qui doit être évitée à tous prix. Car la plupart du temps, un tel événement a le potentiel de porter préjudice à plusieurs ou à de nombreuses personnes, sans oublier les effets sur l'environnement et les installations de production. Depuis déjà de nombreuses années, il y a dans ce but en Europe des directives correspondantes et la législation qui en découle des états membres : les directives ATEX (atmosphères explosives). Ces dernières sont les 1999/92/EG pour les exploitants d'installation et la 2014/34/EU (jusqu'à présent la 94/9/EG) pour les fabricants d'appareils. Sur le marché américain, les pendants les plus importants à l'ATEX européenne sont les articles correspondants de „Hazardous classified locations“ (HazLoc) de la NEC et CEC et pour la Russie, le Kazakhstan et la Biélorussie, la EAC Ex ou la procédure de conformité EAC (Eurasian Conformity) qui succède à l'ancienne procédure d'importation GOST et qui s'inspire de beaucoup des normes ATEX et CE.

Protection contre les risques d'explosion

En principe, pour la protection contre les explosions, on fait la différence entre des mesures primaires, secondaires et tertiaires : les mesures primaire de protection contre les explosions et d'empêcher ou de limiter en amont la formation d'atmosphères à risque d'explosion. Les mesures secondaires de protection contre les explosions d'empêcher l'amorçage des atmosphères à risque d'explosion, c'est à dire d'éviter les étincelles. Les mesures tertiaires de protection contre les explosions ont pour tâche de limiter les effets d'une explosion à un niveau sans risque. Dans le cadre de l'évaluation des risques que chaque exploitant d'installation doit effectuer pour son installation, l'exploitant doit se demander si, pour aller dans le sens de la protection primaire, il est possible de remplacer la substance potentiellement à risques pour exclure d'entrée toute explosion. Si cela n'est pas possible, il faut que l'exploitant d'installation divise son installation en zones selon les dangers, et il doit signaler les accès. Pour cela, le modèle de zones est la méthode la plus répandue au monde et décrite dans la 1999/92/EG. Aux USA et au Canada, on trouve habituellement la répartition en « division »

Zones Ex

Pour le modèle de zones, les secteurs d'une installation sont partagés selon leur risque en zones 0, 1 et 2 pour les atmosphères de gaz et en zones 20, 21 et 22 pour les atmosphères de poussières. Dans le cadre de son analyse de risques, l'exploitant d'installation doit évaluer à quelle fréquence et pendant combien de temps des atmosphères à risque d'explosion peuvent se former dans les différentes zones de son installation. En conséquence, il doit diviser son installation en différentes zones. La zone 0 ou la zone 20 sont ici les plus dangereuses (fig. tableau de description de zones). Un exemple : pour un réservoir rempli de pétrole brut liquide et qui dispose entre autres d'un pressostat, la détermination des zones pourrait alors être similaire à notre représentation.

Sélection de l'appareil

Tous les appareils qui doivent être utilisés dans des atmosphères à risques d'explosion des zones 0 et 1, ou 20 et 21, doivent être homologués par un centre reconnu et porter une marque qui figure dans l'attestation d'examen de modèle. Cette caractérisation comporte les informations nécessaires pour une utilisation dans des zones à risques d'explosion. Elle donne une information sur le groupe d'appareils et la catégorie. Le groupe d'appareils concerne des matériels divisés en deux groupes : appareils pour exposés au risque du grisou (I) avec les catégories M1 et M2 et les appareils pour toutes les autres applications (II) avec les catégories 1, 2 et 3 avec l'ajout d'un G pour les gaz ainsi que D pour les poussières. La catégorie donne des renseignements sur la zone dans laquelle le matériel peut être utilisé. En plus, le marquage contient des données sur le type de protection contre les étincelles, sur le groupe de gaz ou poussière et la classe de température, pourvu que l'appareil ait été contrôlé conformément aux normes. En fait, il y a plusieurs possibilités de prévenir une explosion qui ont été soigneusement élaborées ces dernières décennies et consignées sous forme de normes. Pour les matériels électriques, différents types de protection contre les étincelles ont été définis. Car chaque type de protection contre les étincelles n'est pas adapté à toutes les zones. Le type de protection contre les étincelles Ex n par ex. ne doit être utilisé qu'en zone 2 Le type de protection contre les étincelles Ex i (séc. intrinsèque) est à l'inverse permis pour les matériels jusqu'en zone 0. Dans notre exemple, nous choisissons la sécurité intrinsèque. Elle constitue un des types de protection contre les étincelles les plus appréciés et les plus répandus.

Eigensicherheit

Die Zündschutzart beruht auf dem Prinzip der Energiebegrenzung: Strom, Spannung und Leistungswerte eines Stromkreises, die beim Messen und Regeln in den explosionsfähigen Bereich gelangen, müssen so klein sein, dass sie weder Zündfunken erzeugen noch zu großer Erwärmung führen. Der eigensichere Stromkreis besteht also jeweils aus dem eigensicheren Betriebsmittel und dem zugehörigen Betriebsmittel. Letzteres ist außerhalb der Ex-Zonen installiert. Für unser Beispiel mit dem Öltank bedeutet das: Erstens, das eigensichere Betriebsmittel, nämlich der Sensor für den Druckschalter, muss für die Installation innerhalb der Zone 1 geeignet sein. Zweitens muss das mit dem Sensor verbundene nachfolgende Gerät, das zugehörige Betriebsmittel, sicherstellen, dass nicht mehr Energie zu dem Sensor gelangen kann als dieser verträgt, ohne sich zu erwärmen. Wie groß die Erwärmung sein darf, hängt nicht zuletzt von der Beschaffenheit der explosionsfähigen Atmosphäre ab. Also davon, wie hoch beziehungsweise niedrig die Zündtemperatur des eingesetzten Gases ist. Überdies muss durch die Energiebegrenzung sichergestellt werden, dass kein Zündfunke entstehen kann, beziehungsweise, dass ein möglicher Zündfunke unter der Zündenergie des eingesetzten Gases bleibt.

Verifikation der Eigensicherheit

Bei der Zündschutzart „Eigensicherheit“ gibt es einen weiteren wesentlichen Aspekt, der zu berücksichtigen ist: die Sicherheitstechnischen Daten; sie existieren für eigensichere Betriebsmittel und zugehörige Betriebsmittel. Die Angaben zu Ui, Ii, Pi, Ci und Li geben Auskunft über die maximalen Werte, die ein Gerät eingangsseitig verkraftet, ohne dass die Schutzfunktion des eigensicheren Stromkreises aufgehoben wird. Die Angaben zu Uo, Io, Po , Co und Lo geben die maximalen Ausgangswerte eines Betriebsmittels wieder. Der Vergleich dient dazu, sicherzustellen, dass keine nennenswerten Zünd- funken entstehen und dass sich die Oberfläche des eigensicheren Betriebsmittels nicht stärker erwärmt, als es für den zugelassenen Einsatz vertretbar wäre. Die Werte müssen miteinander verglichen werden. Dabei gilt die Bedingung, die in der Abbildung „Eigensicherheit und Verifikation“ dargestellt ist. Diesen Vergleich nennt man „Verifikation der Eigensicherheit“. Er muss wie alle anderen Unterlagen im Explosionsschutzdokument hinterlegt werden (siehe dazu Abbildung unten).

Zwei Zündschutzarten

Viele Geräte, besonders sogenannte zugehörige elektrische Betriebsmittel, die normalerweise außerhalb des Ex-Bereiches installiert werden müssen, haben häufig eine weitere Zulassung für die Installation in Zone 2. Die Kennzeichnungen sehen dann folgendermaßen aus:

Beispielkennzeichnung für die Installation in Zone 2:

Ex II 3 G Ex nA IIC T4 Gc

Beispielkennzeichnung für die Eigensicherheit, die bedeutet, das Gerät darf mit einem eigensicheren Sensor oder Aktor im Ex-Bereich verbunden werden, sofern die „Verifikation der Eigensicherheit“ dies zulässt:

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

Neue ATEX-Richtlinie 2014/34/EU

Seit dem 20. April 2016 gilt die neue ATEX-Herstellerrichtlinie 2014/34/EU. Sie enthält neue Anforderungen bezüglich des Anwendungsbereichs, der Begrifflichkeiten, der Bereitstellung am Markt, der Akkreditierung von Prüfstellen und der Marktüberwachung. Die Herstellerpflichten hinsichtlich der Gerätekennzeichnung und der Benutzerinformationen wurden erweitert. Mit der neuen Explosionsschutzprodukte-Verordnung vom 6. Januar 2016 wurde die neue ATEX-Richtlinie in nationales Recht umgesetzt. „Grundsätzlich geht es bei der neuen ATEX-Richtlinie 2014/34/ EU um eine Anpassung der Richtlinie an die im Wesentlichen eher formalen Anforderungen des Beschlusses Nr. 768/2008/EG, ohne die Richtlinie jedoch gegenüber der alten ATEX-Richtlinie 94/9/ EG substantiell zu ändern“, so die Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI).Die gute Nachricht: Alle Geräte, die bis zum 19. April 2016 zertifiziert werden, müssen keiner erneuten Prüfung unterzogen werden. Die Richtlinie 2014/34/EU gilt lediglich für neue Produkte.

Neue, eindeutige Regelung

Außerdem ist zu beachten: Die Anlagenbetreiber können unter Umständen zu „Herstellern“ werden und unterliegen damit ebenso der neuen ATEX-Richtlinie 2014/34/EU. Das bezieht sich auf die Eigenherstellung, die vorher oft nur als Installation betrachtet wurde. Was in der alten Richtlinie ein Graubereich war, ist in der neuen eindeutiger geregelt. Laut PTB sind alle Bereiche, die theoretisch auch in den Verkehr gebracht werden könnten, weil sie beispielsweise beweglich sind, als Eigenherstellung zu betrachten. Neben der Gefährdungsbeurteilung und dem Explosionsschutzdokument, sind dafür dann zusätzlich eine EG-Konformitätserklärung und EG-Baumusterprüfbescheinigung erforderlich. Die neue Explosionsschutzprodukte-Verordnung definiert den §5 „Allgemeine Pflichten des Herstellers“ so: „Der Hersteller stellt sicher, wenn er Produkte in den Verkehr bringt oder für eigene Zwecke erstmals verwendet, dass sie nach dem wesentlichen Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen gemäß Anhang II der Richtlinie 2014/34/EU entworfen und hergestellt wurden.“ Damit ist gemeint, dass die entsprechenden Unterlagen vor der Inbetriebnahme vollständig sein müssen. Für sogenannte „benannte“ Stellen resultieren aus der neuen ATEX-Richtlinie höhere Anforderungen unter anderem in Bezug auf Prüfmöglichkeiten und -equipment, die nun in Brüssel nachgewiesen werden müssen. Außerdem werden höhere Anforderungen an die Marktüberwachung gestellt. Die Marktaufsichtsbehörde wird gestärkt. Jeder Wirtschaftsakteur, auch der Händler, muss der Marktaufsichtbehörde Auskunft darüber geben können, von wem er ein Produkt bezogen und an wen er es verkauft, hat.

WAGO in der Praxis

Referenzen aus dem Explosionsschutz

WAGO setzt als Partner und Innovationsführer viele interessante Projekte um. Erfahren Sie, was wir für kreative und effiziente Lösungen im Bereich Prozess- und Verfahrenstechnik ermöglichen.

Explosives sicher abfüllen

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Ihr Ansprechpartner bei WAGO

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