Explosiebeveiliging Apparaatselectie volgens ATEX en IECEx: explosieve atmosferen kunnen voorkomen in vrijwel alle industriële toepassingen. Om explosies veilig te vermijden, zijn op elektrische apparaten in explosiegevaarlijke omgevingen speciale eisen, richtlijnen en normen van toepassing. In dit overzicht vindt u de criteria voor de juiste apparaatselectie in overeenstemming met uw toepassing.

Brochure bekijken

Weergave van de onderdelen voor het ontstaan van een explosie

Onderdelen voor het ontstaan van een explosie: brandbare middelen, zuurstof, ontstekingsbron

Basisprincipes explosiebeveiliging

Een explosie is een exotherme reactie waarbij plotseling een grote hoeveelheid energie vrijkomt, wat resulteert in een sterke drukgolf.
Een explosie ontstaat, wanneer een brandbaar middel, zuurstof en een ontstekingsbron aanwezig zijn. Ontbreekt er één van de componenten, dan vindt er geen exotherme reactie plaats.

Er bestaan verschillende explosiebeveiligingsmaatregelen om explosies veilig te voorkomen. Terwijl bij de primaire explosiebeveiliging de aanwezigheid van de explosiegevaarlijke atmosfeer wordt voorkomen, wordt bij de secundaire explosiebeveiliging een explosie veilig voorkomen door het constructief vermijden van effectieve ontstekingsbronnen. Effectieve ontstekingsbronnen zijn bijv. elektrische vonken en hete oppervlakken van elektrische bedrijfsmiddelen of vlambogen, statische elektriciteit, enz. Afhankelijk van de toepassing zijn er verschillende beschermklassen met verschillende beschermingsprincipes voor secundaire explosiebeveiliging. Er is ook nog de tertiaire explosiebeveiliging. Dit zijn constructieve maatregelen die de gevolgen van een explosie tot een aanvaardbaar niveau beperken.

Selectie van apparaten voor secundaire explosiebeveiliging

Het volgende overzicht richt zich op secundaire explosiebeveiliging. Bij de apparaatselectie in overeenstemming met de beschermklassen moet de gebruiker het soort gevaar en de duur en frequentie van het gevaar analyseren. Het soort gevaar verwijst naar de beschouwing van de ontstekingsbron volgens ontstekingstemperatuur en ontstekingsenergie. Bij de duur en frequentie van het gevaar wordt het verband tussen zone-indeling alsmede apparaatcategorie en apparaatbeveiligingsniveau gelegd.

Soort gevaar

Hete oppervlakken

De ontsteking van de explosieve atmosfeer kan worden voorkomen, als de oppervlaktetemperatuur van het bedrijfsmiddel lager is dan de ontstekingstemperatuur van de omringende stof.

Naar Temperatuurklassen

Vonken/energieën

De ontsteking van de explosiegevaarlijke atmosfeer wordt voorkomen, wanneer de ontstekingsenergie van de bedrijfsmiddelen lager is dan de minimale ontstekingsenergie van de omringende stof.

Naar de groepen

Temperatuurklassen Ontstekingsbron: heet oppervlak

Apparaten voor gebruik in explosiegevaarlijke omgevingen uit groep II (gassen) zijn onderverdeeld in temperatuurklassen (T1 - T6) die de maximale oppervlaktetemperatuur van het apparaat aangeven, die kan optreden. De oppervlaktetemperatuur geldt voor alle onderdelen van een elektrisch
bedrijfsmiddel, die in contact met het explosieve gasmengsel kunnen komen.
Een apparaat mag alleen worden gebruikt, wanneer de temperatuur die is toegewezen aan de temperatuurklasse, lager is dan de ontstekingstemperatuur van het gasmengsel. Apparaten die met een hogere temperatuurklasse, dus een lagere oppervlaktetemperatuur, zijn aangeduid, mogen ook worden gebruikt bij gasmengsels met een hogere ontstekingstemperatuur. Een apparaat met T6-codering mag daarom voor alle gassen worden gebruikt.

Bij stof wordt geen onderscheid gemaakt tussen temperatuurklassen (T1 - T6). Apparaten uit groep III (stof) zijn aangeduid met een maximale oppervlaktetemperatuur. Er moet rekening worden gehouden met extra stofafzettingen. In de basisprincipes voor explosiebeveiliging (zie download) staat meer informatie over temperatuurgrenzen.

	Maximale oppervlaktetemperatuur in °C	Ontstekingstemperatuurbereik in °C	Voorbeelden
Temperatuurklasse
T1	450	> 450	Koolmonoxide, methaan, waterstof
T2	300	> 300 ... ≤ 450	Acetyleen, butaan, ethyleen
T3	200	> 200 ... ≤ 300	Benzine, waterstofsulfide, cyclohexaan
T4	135	> 135 ... ≤ 200	Acetaldehyde, di-ethylether (geen andere stoffen)
T5	100	> 100 ... ≤ 135	Geen stoffen
T6	85	> 85 ... ≤ 100	Zwavelkoolstof

Groepen volgens ontstekingsenergieën Ontstekingsbron: vonken (energie)

Apparaten voor gebruik in explosiegevaarlijke omgevingen van groep II (gassen) en III (stof) zijn onderverdeeld in groepen (II A-IIC, IIIA-IIIC) die de maximale ontstekingsenergie van het apparaat aangeven.
Een apparaat mag alleen worden gebruikt, wanneer de maximale ontstekingsenergie van het apparaat lager is dan de minimale ontstekingsenergie van de stof (gas of stofmengsel). Een apparaat met IIC-codering mag worden gebruikt voor alle gassen en een apparaat met IIIC-codering mag worden gebruikt voor alle soorten stof.

Gassen zijn explosiever dan stof, bijv. apparaten met IIB zijn geschikt voor IIIC.

	Benodigde ontstekingsenergie	Gevaarlijkheid van de stoffen	Voorbeelden van stoffen
Groep
II A	+++	+	Aceton, ethaan, ammoniak, koolmonoxide. Propaan, butaan, benzine, diesel, acetaldehyde
II B	++	++	Methaan, ethyleen, ethylether, ethylalcohol, waterstofsulfide
IIC	+	+++	Waterstof, acetyleen, koolstofdisulfide

IIIA	+++	+	Brandbare zwevende materiaaldeeltjes, bijv. katoenvezels
IIIB	++	++	Niet-geleidend stof, bijv. zaagsel, hout
IIIC	+	+++	Geleidend stof, bijv. aluminiumstof

Duur en frequentie van het gevaar

Grafische weergave van de drie explosiebeveiligingszones

Zone-indeling

Explosiegevaarlijke omgevingen worden aan genormeerde zones toegewezen, die in twee omgevingen worden onderverdeeld: gasexplosiegevaarlijke en stofexplosiegevaarlijke omgevingen

Naar de zone-indeling

Apparaatcategorie/apparaatbeveiligingsniveau

De apparaatcategorie resp. het apparaatbeveiligingsniveau geeft de veiligheid van het apparaat met betrekking tot explosiebeveiliging aan.

Naar Apparaatcategorie/apparaatbeveiligingsniveau

Zone-indeling

De zone-indeling is de verantwoordelijkheid van de exploitant van de installatie. In Europa wordt deze geregeld door de ATEX-richtlijn 1999/92/EG (exploitant-richtlijn). Daarnaast moet de exploitant ook voldoen aan de vereisten van IEC/EN 60079-10.

Zone-indeling (gassen)

Zone 0:
Een omgeving waarin een explosiegevaarlijke atmosfeer als mengsel van brandbare middelen in de vorm van gas, damp of nevel met lucht voortdurend, langdurig of frequent aanwezig is
Zone 1:
Een omgeving, waarin er rekening mee moet worden gehouden dat een explosiegevaarlijke atmosfeer als mengsel van brandbare middelen in de vorm van gas, damp of nevel met lucht bij normaal bedrijf van tijd tot tijd optreedt
Zone 2:
Een omgeving, waarin bij normaal bedrijf er geen rekening mee hoeft te worden gehouden dat een explosiegevaarlijke atmosfeer als mengsel van brandbare middelen in de vorm van gas, damp of nevel met lucht optreedt, wanneer deze desondanks optreedt, dan slechts voor korte tijd

Getekende voorbeelden van zone-indelingen in een gastoepassing

Zone 1

Een omgeving waarin onder normale omstandigheden van tijd tot tijd explosieve gasvorming kan ontstaan. Hiertoe behoren onder andere de nabije omgeving van zone 0 alsmede de nabije omgeving van vul- en aftapinstallaties.

Zone 0

Omgeving waarin de explosieve gasvorming voortdurend of langdurig aanwezig is. Deze omstandigheden doen zich meestal voor in het inwendige van reservoirs, pijpleidingen, apparaten en tanks.

Zone 2

Een omgeving waarin er geen rekening mee hoeft te worden gehouden dat bij normaal bedrijf een explosiegevaarlijke gasvorming optreedt. En als deze desondanks optreedt, dan alleen zelden en ook alleen voor korte tijd.

Zone-indeling (stof)

Zone 20:
Een omgeving waarin een explosiegevaarlijke atmosfeer in de vorm van een wolk brandbaar stof in de lucht, voortdurend, langdurig of frequent aanwezig is.
Zone 21:
Een omgeving, waarin er rekening mee moet worden gehouden dat een explosiegevaarlijke atmosfeer in de vorm van een wolk brandbaar stof in de lucht bij normaal bedrijf van tijd tot tijd optreedt
Zone 22:
Een omgeving waarin bij normaal bedrijf er geen rekening mee hoeft te worden gehouden dat een explosiegevaarlijke atmosfeer in de vorm van een wolk brandbaar stof in de lucht optreedt, wanneer deze desondanks optreedt, dan alleen gedurende korte tijd

Apparaatcategorieën of apparaatbeveiligingsniveau

Apparaatcategorieën en apparaatbeveiligingsniveau beschrijven het veiligheids- of beveiligingsniveau van apparaten. Welke apparaten geschikt zijn voor welke zone wordt in de ATEX-richtlijn 2014/34/EU aangegeven via de apparaatcategorie (categorieën 1, 2, 3). In de norm IEC/EN 60079-0 wordt de inzetbaarheid van de apparaten voor de betreffende zones beschreven via het apparaatbeveiligingsniveau (Equipment Protection Level – EPL: a, b, c). Zowel bij de codering van de apparaatcategorie alsook bij het apparaatbeveiligingsniveau staat de G voor "Gas" en de D staat voor "Stof" (Engels: Dust). In het gasbereik is bijvoorbeeld een apparaat met de codering 1G en Ga, dus met een zeer hoog veiligheids- en beveiligingsniveau, geschikt voor de gevaarlijke zone 0 en dus ook voor alle andere gaszones. Constructief gezien is dit apparaat zo ontworpen dat het zelfs veilig is bij twee onafhankelijke storingen.

	Veiligheids- resp. beveiligingsniveau	Apparatencategorie ATEX RL 2014/34/EU	Apparaatbeveiligingsniveau (EPL) Norm IEC/EN 60079-0
Zone-indeling
RL 1999/92/EG
Gaszones
Zone 0	Zeer hoog - bij twee onafhankelijke storingen is het apparaat nog veilig	1G	Ga
Zone 1	Hoog - bij één onafhankelijke storing is het apparaat nog veilig	2G	Gb
Zone 2	Normaal - geen storingsbeveiliging	3G	Gc
Stofzones
Zone 20	Zeer hoog - bij twee onafhankelijke storingen is het apparaat nog veilig	1D	Da
Zone 21	Hoog - bij één onafhankelijke storing is het apparaat nog veilig	2D	Db
Zone 22	Normaal - geen storingsbeveiliging	3D	Dc

Codering van Ex-producten

In Europa moet er naast de codering volgens norm IEC/EN 60079-0 norm ook een codering volgens de ATEX-richtlijn 2014/34/EU aanwezig zijn.

De ATEX-richtlijn vereist een indeling van apparaten in groepen en categorieën. Apparaatgroep I omvat installaties in de mijnbouw met gevaar door mijngas en/of stof. Apparaatgroep II omvat alle overige Ex-omgevingen buiten de mijnbouw, bijv. de chemische industrie, olie- en gasverwerking, explosieve stoffen in molens en silo's, enz.

De codering van de normenreeks IEC/EN 60079 bevat gegevens over de beschermklasse, de gas- en stofgroepen, de temperatuurklasse en het apparaatbeveiligingsniveau (EPL).

Codering van een intrinsiekveilig bedrijfsmiddel voor gebruik in gasatmosferen

Codering van een intrinsiekveilig bedrijfsmiddel voor gebruik in stofatmosferen

Codering van een bijbehorend bedrijfsmiddel voor gebruik in gasatmosfeer

Voorbeeldcodering van een bijbehorend bedrijfsmiddel voor gebruik in stofatmosferen

Bijv.: intrinsiekveilig bedrijfsmiddel in gasatmosferen

ATEX

II – Apparaatgroep: I = mijnbouw | II= Alle explosiegevaarlijke omgevingen buiten de mijnbouw
1 – Apparaatcategorie: 1 = geschikt voor zone 0/zone 20
G – Atmosfeer: G = gas

IEC/EN

i – Beschermklasse: i = intrinsiekveiligheid
a – Beschermingsniveau: a = geschikt voor zone 0/zone 20
II – Groepen: II = gas
C – Subgroepen: C = waterstof, acetyleen, koolstofdisulfide
T6 – Temperatuurklasse: T6 = 85 °C
Ga – Apparaatbeveiligingsniveau: G = gas | a = geschikt voor zone 0

Bijv.: intrinsiekveilig bedrijfsmiddel in stofatmosferen

ATEX

II – Apparaatgroep: I = mijnbouw | II= Alle explosiegevaarlijke omgevingen buiten de mijnbouw
1 – Apparaatcategorie: 1 = geschikt voor zone 0/zone 20
D – Atmosfeer: D = stof

IEC/EN

i – Beschermklasse: i = intrinsiekveiligheid
a – Beschermingsniveau: a = geschikt voor zone 0/zone 20
III – Groepen: III = stof
C – Subgroepen: C = geleidend stof, bijv. aluminiumstof
125 °C – Max. oppervlaktetemperatuur: 125 °C = max. oppervlaktetemperatuur van 125 °C
Da – Apparaatbeveiligingsniveau: D = stof, a = geschikt voor zone 20

Bijv.: bijbehorend bedrijfsmiddel in gasatmosferen

ATEX

II – Apparaatgroep: I = mijnbouw | II= Alle explosiegevaarlijke omgevingen buiten de mijnbouw
1 – Apparaatcategorie: 1 = geschikt voor zone 0/zone 20
( ) – Haakjes: bijbehorend bedrijfsmiddel (bijv. een intrinsiekveilige scheidingsversterker – zit in de veilige omgeving, maar het Ex i-stroomcircuit wordt naar de explosiegevaarlijke omgeving geleid)
G – Atmosfeer: G = gas

IEC/EN

i – Beschermklasse: i = intrinsiekveiligheid
a – Beschermingsniveau: a = geschikt voor zone 0/zone 20
Ga - Apparaatbeveiligingsniveau: G = gas, a = geschikt voor zone 0
[ ] – Haakjes: bijbehorend bedrijfsmiddel (bijv. een intrinsiekveilige scheidingsversterker – zit in de veilige omgeving, maar het Ex i-stroomcircuit wordt naar de explosiegevaarlijke omgeving geleid)
II – Groepen: II = gas
C – Subgroepen: C = waterstof, acetyleen, koolstofdisulfide

Bijv.: bijbehorend bedrijfsmiddel in stofatmosferen

ATEX

II – Apparaatgroep: I = mijnbouw | II= Alle explosiegevaarlijke omgevingen buiten de mijnbouw
1 – Apparaatcategorie: 1 = geschikt voor zone 0/zone 20
( ) – Haakjes: bijbehorend bedrijfsmiddel (bijv. een intrinsiekveilige scheidingsversterker – zit in de veilige omgeving, maar het Ex i-stroomcircuit wordt naar de explosiegevaarlijke omgeving geleid)
D – Atmosfeer: D = stof

IEC/EN

i – Beschermklasse: i = intrinsiekveiligheid
a – Beschermingsniveau: a = geschikt voor zone 0/zone 20
Da – Apparaatbeveiligingsniveau: D = stof, a = geschikt voor zone 20
[ ] – Haakjes: bijbehorend bedrijfsmiddel (bijv. een intrinsiekveilige scheidingsversterker – zit in de veilige omgeving, maar het Ex i-stroomcircuit wordt naar de explosiegevaarlijke omgeving geleid)
III – Groepen: III = stof
C – Subgroepen: C = geleidend stof, bijv. aluminiumstof

Beschermklassen (uittreksel) De volgende weergave geeft een uittreksel van de beschermklassen.

Grafische weergave Ex d – brandveilige behuizing

Grafische weergave van Ex e – verhoogde veiligheid

Grafische weergave Ex p – overdrukkapseling

Grafische weergave Ex m; Ex o; Ex q - ingegoten kapseling, zand- of oliekapseling

Grafische weergave Ex i - intrinsiekveiligheid

Grafische weergave Ex n – beschermklasse "n"

Drukvaste kapseling "d"

Principe:
Ontstekingsbron mogelijk, explosie veilig onder controle

Beveiligingsconcept:
Massieve behuizingsconstructie, typekeuringen

Toepassingsgebied:
Motoren, schakelmodulen, vermogenselektronica

Verhoogde veiligheid "e"

Principe:
Veilige uitsluiting van ontstekingsbronnen

Beveiligingsconcept:
Geen bedrijfsmatige ontstekingsbronnen, uitsluiting van storingen door bijzondere maatregelen

Toepassingsgebied:
Motoren, transformatoren, lampen, klemmen, verzamelrailkast

Overdrukkapseling "px" of "py"

Principe:
Veilige uitsluiting van explosiegevaarlijke atmosfeer

Beveiligingsconcept:
Behuizing met ontstekingsbeschermgas onder overdruk houden

Toepassingsgebied:
Machines, motoren, schakelkasten (elektronica)

Ingegoten kapseling, olie- en zandvulling "m/o/q"

Principe:
Ontstekingsbron aanwezig, maar veilig onder controle

Beveiligingsconcept:
Inbedden van het bedrijfsmiddel in gietmassa, minerale olie of zand

Toepassingsgebied:
Elektronica, transformatoren, condensatoren, relais

Intrinsiekveiligheid "i"

Principe:
Vonken of thermische effecten mogelijk, maar niet ontvlambaar

Beveiligingsconcept:
Veilige energiebeperking, rekening houdend met fouten en effecten van energieopslag

Toepassingsgebied:
M&R-techniek, sensoren, actoren, instrumenten

Beschermklasse "n"

Vereenvoudiging van alle beschermklassen voor de beperkte vereisten van zone 2/zone 22. Er is geen EU-typecertificaat nodig. Er sprake van de volgende beschermklassen:

nA: niet-vonkend bedrijfsmiddel (is overgebracht naar 60079-7 als Ex ec, maar is nog steeds geldig)
nC: vonkende bedrijfsmiddelen resp. bedrijfsmiddelen met beveiligde contacten
nR: dampveilige behuizingen
nL: energiebeperkt bedrijfsmiddel (overgebracht naar 60079-11 als Ex ic)
nZ: vereenvoudigde overdrukkapseling (overgebracht naar 60079-2 als Ex pzc)

Schematische weergave van de intrinsiekveiligheid van zone 0 tot en met de veilige zone

Ex i – intrinsiekveiligheid

Voor de M&R-techniek in installaties met explosiegevaarlijke omgevingen is de beschermklasse intrinsiekveiligheid (Ex i) wereldwijd ingeburgerd.
Het intrinsiekveilige stroomcircuit bestaat meestal uit de volgende componenten:

het intrinsiekveilige bedrijfsmiddel, d.w.z. een verbruiker geïnstalleerd in de explosiegevaarlijke omgeving (bijv. een Ex i-temperatuurtransmitter);
het bijbehorende bedrijfsmiddel, waarbij het om een bron gaat, die is geïnstalleerd in een niet-explosiegevaarlijke omgeving (Ex i-isolator);
de verbindingsleiding (kabel).

Het beschermingsprincipe van beschermklasse Ex i is gebaseerd op de beperking van de energie die naar de explosiegevaarlijke omgeving wordt geleid en daar wordt opgeslagen. De energie van een mogelijke vonk moet daarbij altijd lager zijn dan de minimale ontstekingsenergie van de omringende explosiegevaarlijke atmosfeer.
Om ervoor te zorgen dat de betreffende interconnectie geen ontvlambare vonken en hete oppervlakken kan genereren, moet de gebruiker of exploitant van de installatie het "Bewijs van intrinsiekveiligheid" conform EN/IEC 60079-11 en de installateursnorm EN/IEC 60079-14 implementeren en documenteren. Deze methode biedt de gebruiker het voordeel dat Ex i-veldapparaten en Ex i-isolatoren kunnen worden geselecteerd en gecombineerd conform de specifieke vereisten, onafhankelijk van de fabrikant.

Toepassingsschema intrinsiekveiligheid van zone 0 via zone 1 en zone 2 naar de veilige zone

In tegenstelling tot alle andere beschermklassen heeft Ex i volgens IEC/EN 60079-11 niet alleen betrekking op een enkel bedrijfsmiddel, maar op het gehele intrinsiekveilige stroomcircuit.

Voordelen van de beschermklasse "Ex i – intrinsiekveiligheid":

Ombouw tijdens het lopende bedrijf
Voordeliger dan andere beschermklassen
Gebruik van eenvoudige bedrijfsmiddelen
Gebruik in zone 0/zone 20

Download

Basisprincipes explosiebeveiliging

Het document is bestemd voor installatiebouwers en installatieontwerpers in explosiegevaarlijke omgevingen. Het gaat in op internationale normen, standaarden en richtlijnen. Exploitanten van elektrische bedrijfsmiddelen in explosiegevaarlijke omgevingen ontvangen informatie over aan welke explosiebeveiligingscriteria hun installaties moeten voldoen. In aanvulling hierop is er technische basiskennis voor groep I en groep II, voor Ex-zones, voor M&R-techniek en voor functionele veiligheid.

Nu bekijken