Klassificering af farlige områder

Hvorfor klassificering er vigtig

Klassificering af farlige områder er det første og mest afgørende trin i eksplosionsbeskyttelse. Alle efterfølgende beslutninger – valg af udstyr, installationsmetode, inspektionshyppighed, driftsprocedurer – afhænger af, at klassificeringen er korrekt.

Hvis klassificeringen er for konservativ, bruger du for mange penge på udstyr, der ikke er nødvendigt. Hvis klassificeringen er for lempelig, risikerer du antændelse i områder, hvor der er installeret forkert udstyr.

Klassificering reguleres af:

• IEC 60079-10-1. Klassificering af områder med eksplosive gasatmosfærer
• IEC 60079-10-2. Klassificering af områder med atmosfærer med brændbart støv
• Direktiv 1999/92/EF (ATEX 137). EU-krav til arbejdspladser med eksplosive atmosfærer

Zonesystemet

Farlige områder klassificeres i zoner baseret på hyppigheden og varigheden af en eksplosiv atmosfære:

Gas-/dampzoner

Støvzoner

Ikke-farlige områder (undertiden kaldet "sikre områder" eller "uklassificerede") er steder, hvor der ikke forventes at forekomme eksplosive atmosfærer.

Klassificeringsprocessen

IEC 60079-10-1 definerer en systematisk proces til klassificering af gas/damp. Den samme metode gælder for støv (IEC 60079-10-2) med justeringer for støvs adfærd.

Trin 1: Identificer udslipskilder

En udslipskilde er ethvert punkt, hvor brandfarlig gas, damp eller væske kan slippe ud i atmosfæren. Kilderne klassificeres efter hyppighed:

For hver kilde skal følgende dokumenteres:

• Placering (X-, Y-, Z-koordinater eller P&ID-reference)
• Udledt stof (gas, damp, tåge). Se gasgrupper
• Udslipshastighed (kg/s eller volumenstrøm)
• Udslipshastighed og -retning
• Stoffets egenskaber (densitet i forhold til luft, LEL, kogepunkt, flammepunkt) og selvantændelsestemperatur

Trin 2: Vurdering af ventilation

Ventilationen bestemmer, hvor hurtigt en frigivet gas spredes. IEC 60079-10-1 vurderer ventilationen ud fra to faktorer:

Ventilationsgrad

• Høj. Kontinuerlig og effektiv ventilation, der reducerer koncentrationen til et niveau langt under LEL (store åbne områder, stærk naturlig vind, kraftig mekanisk ventilation)
• Middel. Kontrolleret ventilation, der pålideligt fortynder udslip under normal drift, men som muligvis ikke forhindrer kortvarige koncentrationer over LEL (typiske indendørs ventilationssystemer)
• Lav. Ventilation, der er utilstrækkelig til at kontrollere koncentrationen effektivt (lukkede rum, døde zoner, sumpbrønde)

Tilgængelighed af ventilation

• God. Ventilationen er praktisk talt kontinuerlig (naturlig udendørs ventilation, redundante mekaniske systemer)
• Rimelig. Ventilation forventes under normal drift, men intermitterende afbrydelser er mulige (enkelt mekanisk system, vindafhængig naturlig ventilation)
• Dårlig. Ventilationen er ikke pålidelig (sjælden luftbevægelse, ingen mekanisk backup)

Kombinationen af grad og tilgængelighed bestemmer, hvordan frigivelsesgraden oversættes til zonetype og omfang.

Trin 3: Bestem zonetype

IEC 60079-10-1, bilag B, indeholder en matrix:

NE (ubetydeligt omfang): Hvis ventilationen er så effektiv, at det farlige volumen er ubetydeligt, kan området klassificeres som ikke-farligt. Dette kræver kvantitativ dokumentation og er ikke en standardantagelse.

Trin 4: Bestem zoneomfang

Zonens omfang er det fysiske volumen omkring en udslipskilde, hvor der kan forekomme en brandfarlig koncentration. Det afhænger af:

• Udslipshastighed. Højere hastigheder skaber større farlige volumener
• Gasdensitet. Gasser, der er tungere end luft (propan, butan), samler sig i lav højde; gasser, der er lettere end luft (brint, metan), stiger op og spredes
• Ventilation. Bedre ventilation reducerer omfanget
• Forhindringer. Vægge, gulve og udstyr kan indkapsle eller lede udslipte gasser

IEC 60079-10-1 angiver en forenklet beregningsmetode baseret på hypotetisk volumen (V_z):

Vz = f × (dG/dt) / (k × C × LEL)

Hvor:

• f = effektivitetsfaktor baseret på ventilationskarakteristika
• dG/dt = frigivelseshastighed
• k = sikkerhedsfaktor (typisk 0,25 for LEL-tærskel)
• C = antal luftskift pr. tidsenhed

Ved komplekse installationer kan der anvendes CFD-modellering (computational fluid dynamics) eller spredningsmodellering.

Klassificering af støv (IEC 60079-10-2)

Støvklassificering følger den samme generelle metodologi, men med yderligere overvejelser:

Støvsky vs. støvlag

• Støvsky: Luftbårent brændbart støv i koncentrationer over den minimale eksplosive koncentration (MEC). Udgør en eksplosionsrisiko.
• Støvlag: Aflejret støv, der kan hvirvles op til en sky (af vind, vibrationer eller drift af udstyr) eller antændes direkte af en varm overflade.

Begge dele skal vurderes. En zone 22 med fare for støvsky kan have en zone 21 eller endda en zone 20 inde i udstyr, hvor støv behandles bevidst.

Vigtige forskelle i forhold til gasklassificering

• Lagets antændelsestemperatur skal tages i betragtning (ofte lavere end skyens antændelsestemperatur)
• Rengøring er en kritisk faktor. Støvophobning på mere end 5 mm kræver typisk omklassificering
• Partikelstørrelsen påvirker eksplosiviteten. Finere partikler (< 500 µm) er farligere
• Fugtindholdet kan reducere støvets eksplosivitet, men man bør ikke stole på dette, medmindre det kontrolleres

Dokumentation: Tegningen over områdeklassificering

Resultatet af klassificeringsprocessen er et sæt områdeklassificeringstegninger, der viser:

• Grundplaner og opstaltninger af anlægget
• Placering og klassificering af hver udslipskilde
• Zonetype (0, 1, 2 eller 20, 21, 22) for hvert område
• Zonens udstrækning (horisontale og vertikale grænser)
• Gasgruppe og temperaturklasse for atmosfæren
• Ventilationsdetaljer (naturlig, mekanisk, hastighed)

Dokument om eksplosionsbeskyttelse (EPD)

I henhold til direktiv 1999/92/EF skal arbejdsgivere udarbejde et eksplosionsbeskyttelsesdokument, der indeholder:

• Identifikation og vurdering af eksplosionsrisici
• Tegninger over områdeklassificering
• Beskrivelse af beskyttelsesforanstaltninger (tekniske og organisatoriske)
• Begrundelse for valg af udstyr (tilpasning af kategori til zone)
• Vedligeholdelses- og inspektionsplaner
• Uddannelseskrav til personale

EPD'en skal vedligeholdes og opdateres, hver gang processen, udstyret eller layoutet ændres.

Branchespecifikke eksempler

Olie og gas: Offshore-platform

• Zone 0: Inde i separatorer, skrubbere, flare-knock-out-tromler (damprum)
• Zone 1: Åbne dækområder omkring brøndhoveder, procesudstyr, pig-lancerings-/modtagelsesanlæg, midlertidig sikkerhedszone
• Zone 2: Områder, der støder op til Zone 1-grænser, rørstativer med flangetilslutninger, kabelbakker nær procesområder
• Ikke-farligt: Boligkvarterer (med overtryk), helikopterdæk (medmindre der tankes op)

Kemisk anlæg: Opbevaring af opløsningsmidler

• Zone 0: Inde i lagertanke (tankrum), opsamlingsområder med stående væske
• Zone 1: Inden for 3 m fra tankudluftninger, påfyldningsforbindelser, pumpepakninger; inde i opsamlingsområder
• Zone 2: 3–8 m fra Zone 1-grænser (varierer afhængigt af ventilation), omkring flanger og ventilstænger

Kornbehandling: Siloanlæg

• Zone 20: Inde i siloer, skovlelevatorer, lukkede transportbånd, cykloner
• Zone 21: Omkring silo-påfyldningssteder, modtagelsesbrønde til lastbiler, sækkefyldningsstationer
• Zone 22: Områder, hvor der kan samle sig støvlag (> 5 mm), som kan hvirvles op til en sky

Farmaceutisk: Tabletbelægning

• Zone 1: Inde i belægningspander ved brug af opløsningsmiddelbaserede belægninger (IPA, ethanol)
• Zone 2: Omkring udsugningskanaler, inden for 1 m fra belægningspandeåbningerne
• Zone 21: Inde i granulatorer, fluidbedtørrere (støvsky under forarbejdning)
• Zone 22: Generelle forarbejdningsområder, hvor der håndteres fint pulver

Malingssprøjtekabine

• Zone 1: Inde i sprøjtekabinen under drift (opløsningsmiddeldampe fra maling)
• Zone 2: Omgivende område inden for 1–3 m fra kabineåbningerne; kanalsystem, der transporterer udsuget luft
• Ikke-farligt: Områder uden for udsugningsområdet med tilstrækkelig generel ventilation

Nordamerikansk tilgang: Opdelinger vs. zoner

USA og Canada anvender to parallelle systemer i henhold til National Electrical Code (NEC) og Canadian Electrical Code (CEC):

Divisionssystem (NEC artikel 500)

Zonesystem (NEC artikel 505/506)

NEC understøtter også IEC-zonesystemet (0, 1, 2 og 20, 21, 22), der primært anvendes i anlæg, der også drives i henhold til internationale standarder. Udstyr, der er certificeret i henhold til IECEx-standarder, kan accepteres i NEC-zoneinstallationer.

Vigtigste forskel: Divisionssystemet har kun to niveauer (Division 1 og 2), hvilket gør det mindre detaljeret end zonesystemet med tre niveauer. Division 1 omfatter det, der ville være Zone 0 og Zone 1 i IEC-systemet, hvilket kræver det højeste beskyttelsesniveau for et bredere område.

Almindelige klassificeringsfejl

1. Klassificering efter udstyrstype i stedet for udslipskilde

Korrekt fremgangsmåde: Start med udslipskilden (hvor kan gas/støv slippe ud?), ikke udstyret. En pumpe er ikke automatisk Zone 1. Det afhænger af tætningstypen, vedligeholdelseshistorikken, det håndterede stof og ventilationen.

2. Ignorering af sekundære kilder

Flangeforbindelser, ventilstænger og instrumentforbindelser er sekundære kilder. I et anlæg med hundredvis af flanger kan det at ignorere dem medføre, at store områder forbliver uklassificerede, hvor Zone 2 burde gælde.

3. Overklassificering af indendørs områder

Indendørs områder med god mekanisk ventilation kan have reducerede zoneomfang eller endda en ikke-farlig klassificering. Standarden tillader kredit for ventilation, men det skal dokumenteres og vedligeholdes. Hvis ventilationssystemet svigter, vender klassificeringen tilbage.

4. Forsømmelse af gasers adfærd, der er tungere end luft

Propan (densitet 1,52× luft), butan (2,01× luft) og mange opløsningsmidler samler sig i lave områder, gruber, render, kældre og sumpbrønde. Klassificeringen skal tage højde for gasbevægelse, ikke kun nærhed til kilden.

5. Brug af tommelfingerregler for afstande

Branchekodekser (IP 15, IGEM, API RP 505) angiver typiske zoneudstrækninger som udgangspunkt. Disse er ikke universelle. De skal tilpasses den specifikke installation. Blind anvendelse af "3 meter omkring en pumpe" uden at tage hensyn til det faktiske udslipsscenarie kan være enten for konservativt eller farligt utilstrækkeligt.

6. Manglende opdatering af klassificeringen efter ændringer

Ændringer af procesudstyr, rørføring, ventilationssystemer eller bygningsindretning kan ændre klassificeringen. EPD'en skal gennemgås og opdateres, når der sker ændringer.

Hvem udfører klassificeringen?

Klassificeringen bør udføres af et kompetent team, der omfatter:

• Procesingeniører. Forståelse af udslipskilder, procesforhold og stoffers egenskaber
• Elektroingeniører. Kendskab til valg af Ex-udstyr og installationskrav
• Sikkerhedsingeniører. Metodik til risikovurdering og lovgivningsmæssige krav
• Drifts-/vedligeholdelsespersonale. Praktisk viden om, hvordan udstyret rent faktisk opfører sig i drift

Teamlederen skal have specifik kompetence inden for områdeklassificering (f.eks. CompEx-modul, IChemE-uddannelse eller tilsvarende). I mange jurisdiktioner er arbejdsgiveren juridisk ansvarlig for klassificeringen, selvom den er delegeret til konsulenter.

Praksisregler og vejledning for branchen

Flere brancheorganisationer udgiver vejledning om områdeklassificering med konkrete eksempler og typiske zoneomfang:

Zoneomfang: Typiske afstande

Dette er vejledende udgangspunkter fra branchens praksis. De faktiske udstrækninger skal beregnes eller vurderes for hver enkelt installation.

Typiske gaszoneomfang (udendørs, tilstrækkelig ventilation)

Indendørs: Zoneudstrækningen er typisk større på grund af reduceret ventilation. Hele rummet kan klassificeres, hvis ventilationen er utilstrækkelig.

Gennemgang og vedligeholdelse

Områdeklassificering er ikke en engangsforeteelse. Den skal gennemgås, når:

• Processændringer. Nye stoffer, gennemstrømningshastigheder, tryk eller temperaturer
• Udstyrsændringer. Udskiftning af pumper, tilføjelse af flanger, flytning af udluftningspunkter
• Ændringer i indretningen. Opførelse af vægge, indkapslinger eller fjernelse af ventilationsveje
• Hændelser. Efter en udslip, eksplosion eller nærved-ulykke
• Ændringer i lovgivningen. Opdaterede standarder eller adfærdskodekser
• Periodisk gennemgang. Typisk hvert 3.–5. år som en del af sikkerhedsstyringssystemet

Enhver ændring, der påvirker udslipskilden, ventilationen eller det fysiske layout, bør udløse en gennemgang af områdets klassificering.

Resumé: Tjekliste for klassificering

1. ☐ Identificer alle håndterede stoffer (gas, damp, støv)
2. ☐ Bestem stoffets egenskaber (LEL, densitet, flammepunkt, selvantændelsestemperatur, støv-MEC, støvlagets antændelsestemperatur)
3. ☐ Lokalisér og klassificér alle udslipskilder (kontinuerlig, primær, sekundær)
4. ☐ Vurder ventilationen (grad og tilgængelighed)
5. ☐ Bestem zonetype for hvert område (zone 0/1/2 eller 20/21/22)
6. ☐ Beregn eller vurder zoneomfanget (horisontalt og vertikalt)
7. ☐ Dokumenter på områdeklassificeringstegninger
8. ☐ Identificer gasgruppe og temperaturklasse for hver zone
9. ☐ Udarbejd dokument om eksplosionsbeskyttelse (EPD)
10. ☐ Vælg udstyrskategorier, der passer til hver zone
11. ☐ Udarbejd en tidsplan for gennemgang

Relaterede emner

• Zoneklassificering. Zonerne 0, 1, 2 og 20, 21, 22 forklaret
• Gasgrupper. IIA, IIB, IIC og deres forhold til stoffers egenskaber
• Temperaturklasser. T1–T6 og selvantændelsestemperaturer
• Grundlæggende principper. Brandtrekanten, eksplosive atmosfærer og antændelseskilder
• ATEX-direktivet. Krav til udstyr i henhold til 2014/34/EU
• Udstyrsbeskyttelsesniveauer. Hvordan Ga/Gb/Gc afspejler zoneegnethed