24. február 2005, Liptovský Mikuláš GENERI, s.r.o. Odborný seminár 24. február 2005, Liptovský Mikuláš VONKAJŠIE VPLYVY A PROSTREDIA

PODMIENKY PRE VZNIK NEBEZPEČNÝCH STAVOV Vždy prítomný atmosférický kyslík. Horľavá substancia (plyny, pary … prachy). Zdroj iniciácie (teplota, oblúk, iskra, el. zariadenie…). Uvedené podmienky sú vo všetkých typoch prevádzok a vo všetkých regionálnych lokalitách rovnaké, vzhľadom na rešpektovanie základných fyzikálnych zákonov. Napriek tomu zatiaľ pretrvávajú výrazné odlišnosti pri určovaní vonkajších vplyvov a prostredia v jednotlivých zemepisných (jazykových) oblastiach. V Európe sa situácia zjednodušila prijatím štandardu CENELEC EN 60079-10 (v niektorých anglofónnych oblastiach pretrváva vplyv BS). Vo svete v rade oblastí platí ustanovenie API 500 (RP500) a NEC 500. Tu nastane zrejme zjednotenie po prijatí príslušného štandardu IEC.

NAJBEŽNEJŠIE ZDROJE INICIÁCIE Horúce povrchy - výbušná atmosféra prichádza do styku s horúcim povrchom. Schopnosť iniciácie rastie so zvyšujúcou sa teplotou a zväčšujúcou sa plochou povrchu Plamene a horúce plyny (vrátane nových častíc) - plamene sú spojené so spaľovacími reakciami pri teplotách nad 1000°C. Horúce plyny vznikajú ako produkty reakcií a v prípade nečistých a čadivých plameňov produkujú rozžeravené pevné častice. Plamene, dokonca malé plamienky, patria medzi najčastejšie iniciačné zdroje. Mechanicky vznikajúce iskry – najčastejšie ako dôsledok trenia, nárazu alebo abrazívnych procesov. Dôležitá je prítomnosť oxidujúcich látok.

NAJBEŽNEJŠIE ZDROJE INICIÁCIE Elektrické zariadenia – elektrické iskry, horúce povrchy, elektrický oblúk; Rozptylové elektrické prúdy – spätné prúdy v zariadeniach na výrobu energie; následok skratu; výsledok magnetickej indukcie; následok úderu blesku; Statická elektrina – výboj nabitých izolovaných vodivých častí; ružencové výboje u nevodivých materiálov; plazivé prúdy; u sypkých materiálov kužeľové výboje.

NAJBEŽNEJŠIE ZDROJE INICIÁCIE Úder blesku – v prípade úderu do výbušnej atmosféry. Vysokofrekvenčné (VF) elektromagnetické vlny - v rozsahu od 104Hz do 3.1012Hz. Vodivé časti umiestnené v poli vyžarovania plnia funkciu antény, schopnej iniciácie. Elektromagnetické vlny – vyžarovanie v optickom spektre 3.1011Hz do 3.1015Hz sa môže pri sústredenom pôsobení stať zdrojom iniciácie. Ionizujúce žiarenie – u röntgenových trubíc a rádioaktívnych látok pri absorbovaní energie. Ultrazvuk – opäť možno hovoriť o absorbovaní energie, ktorá môže vyústiť do nadmerného ohrevu.

NAJBEŽNEJŠIE ZDROJE INICIÁCIE Adiabatická kompresia – v závislosti na tlakových pomeroch môžu vznikať rázové vlny a vysoké teploty. Rázové vlny môžu vznikať pri náhlom uvolnení vysokotlakových plynov do potrubí. Exotermické reakcie - pokiaľ je produkcia tepla väčšia ako straty v okolí, sú zdrojom iniciácie. Samovznietenie - samovznietenie horľavých prachov, samovznietením kŕmnych zmesí a pod.

ZÁKLADNÉ PODMIENKY KLASIFIKÁCIE PROSTREDIA STN 33 2000-3 ako národná norma je unikátna v tom, že mieša vonkajšie vplyvy, prostredie bez nebezpečenstva výbuchu (požiaru) a prostredia s nebezpečenstvom výbuchu. Na jednej strane vznikla ucelená norma zo zložitou klasifikáciou, na druhej strane zasa obsahuje prvky, prelínajúce sa s normami pre určenie nebezpečných prostredí – napr. s STN EN 60079-10.

ZÁKLADNÉ PODMIENKY KLASIFIKÁCIE PROSTREDIA Tieto kombinácie nepoznajú už zmienené BS 5345 API 500 (RP 500) NEC 500 Obdobné riešenie s komplexným určovaním vonkajších vplyvov a prostredia je pripravované v rámci štandardizácie IEC. CENELEC – Európsky výbor pre normalizáciu v elektrotechnike IEC – Medzinárodná elektrotechnická komisia

PODMIENKY A METÓDY KLASIFIKÁCIE PROSTREDIA KLASIFIKAČNÉ SCHÉMA Prítomnosť horľavých látok NIE ÁNO Dodatočný výskyt horľavých látok NIE Potrebné dodatočné ochranné opatrenia Vylúčenie nebezpečnej atmosféry (úplne) NIE ÁNO Potrebné ďalšie ochranné opatrenia Vylúčenie iniciačných zdrojov Spoľahlivá zábrana vzniku výbuchu NIE ÁNO Konštrukčné opatrenia a prevedenia Bez ochranných opatrení

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM BS 5345: Part 2 : 1983 Ustanovenia tejto normy, ktorá predstavuje revíziu CP 1003, Part 1,2,3, sú v rôznych formách doteraz používané hlavne pri rekonštrukciách objektov a zariadení, projektovaných podľa tohto BS. Základné delenie je podobné ako u súčasnej STN EN 60079-10 vrátane špecifikácie jednotlivých zón.

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Prostredie bez nebezpečenstva výbuchu Nepredpokladá sa výskyt výbušnej zmesi horľavých plynov a pár so vzduchom v nebezpečnej koncentrácii 25% LEL - (lower explosive limit) – dolná hranica výbušnosti)

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Prostredie s nebezpečenstvom výbuchu ZÓNA 0 - trvalá prítomnosť zmesi horľavých plynov a pár so vzduchom, alebo dlhodobá prítomnosť ZÓNA 1 - možný výskyt výbušnej zmesi horľavých plynov a pár so vzduchom za normálnych prevádzkových podmienok ZÓNA 2 - krátkodobý, alebo výnimočný výskyt za normálnych prevádzkových podmienok Pre určenie zón je rozhodujúca doba a frekvencia výskytu a nie množstvo alebo koncentrácia výbušnej zmesi z rozmedzia LEL – UEL.

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Faktory určujúce typ a rozsah zón: Príčiny vzniku nebezpečných zón sú klasifikované ako: - postupne narastajúce až do podmienok zóny 0 (frekvencia a čas), - primárne do zóny 1 (regulárny nárast za normálnych podmienok), - sekundárne do zóny 2 (limitný nárast za krátku dobu), Medzi ďalšie faktory patria: účinnosť vetrania (delí sa na prirodzené a nútené), Účinnosť vetrania je základom pre ďalšiu klasifikáciu a je veľmi podrobne determinovaná v prílohe A BS 5345: Part2: 1983

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Skupiny zariadení podľa BS 4683 Reprezentačný plyn Pôvodná klasifikácia podľa BS 229 skupiny plynov BS 1259 skupiny zariadení I IIA IIB IIC Metán Propán Etylén Vodík, acetylén II III IV 1 2c 2d 2e, 2f

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Teplotné triedy a povrchová teplota Teplotná trieda Max. povrchová teplota (°C) T1 T2 T3 T4 T5 T6 450 300 200 135 100 85

ZÁKLADNÉ PODMIENKY KLASIFIKÁCIE PROSTREDIA Prostredie bez nebezpečenstva výbuchu Je prítomných viac zápalných látok ako je dovolené NIE ÁNO Nárast koncentrácie NIE Je možné úplné vylúčenie nárastu koncentrácie Je možné zlepšenie podmienok (primárne) Je možné ďalšie sekundárne zlepšenie Kontinuálne až do ZÓNY 0 ÁNO ZÓNA 1 ÁNO ZÓNA 2 ÁNO NIE NIE NIE Normálne prevádz. podmienky Poruchové stavy Normálne prevádz. podmienky Poruchové stavy Je možná redukcia koncentrácie Možné zlepšenie podmienok Možné zlepšenie podmienok ÁNO Koncentrácia pod LEL NIE NIE NIE NIE Koncentrácia pod LEL Koncentrácia pod LEL Koncentrácia pod LEL Koncentrácia pod LEL Obmedzene ZÓNA 2 ZÓNA 0 ZÓNA 2 ZÓNA 1 ZÓNA 2

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM API Recommended Practice 500 (RP 500) Vzhľadom k tomu, že v nebezpečných prostrediach sa vyskytujú horľavé látky rôznych vlastností a foriem, vyžadujúce rôzne druhy ochrán a konštrukcií, je klasifikácia založená na triedach (classes), skupinách (groups) a zónach (divisions). Týmto je pokryté celé spektrum plynov, pár, kvapalín, prachov, tuhých látok (rozdielna klasifikácia BS). Skupiny plynov a pár (Skupiny v prostredí Class I) Skupina Zástupca Max. bezpečná spara (in) A Acetylén 0,03 B Vodík C Dietyléter 0,012 D Benzín 0,029

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Základná klasifikácia je principiálne zhodná s klasifikáciou podľa: National Electrical Code NEC 500 s tým, že API sa zaoberá výhradne plynmi a parami. Druhy prostredia – TRIEDY – s ohľadom na vyskytujúce sa látky Prostredie s výskytom horľavých plynov a pár, ktoré sú schopné v zmesi so vzduchom vytvoriť výbušnú zmes, Class I Prostredie s výskytom horľavých prachov, ktoré sú v určitých koncentráciách a za určitých podmienok schopné vytvoriť výbušnú zmes, Class II Prostredie s výskytom ľahko zápalných tuhých látok (vlákien). Class III

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM SKUPINY PRACHOV V PROSTREDIACH CLASS II Skupina Charakteristika prachov E Kovové prachy ako hliníkový a horčíkový prach veľmi abrazívne materiály, ľahko zápalné dokonca s možnosťou samovznietenia. Elektricky vodivé prachy. F Väčšinou uhoľné prachy, väčšinou polovodivé prachy G Prachy z plastických hmôt, potravín a z prirodzených materiálov. Elektricky nevodivé prachy. Class III – podľa NEC 500 nemá delenie do skupín Delenie do Divízií je značne odlišné od používaného zónového princípu. Prakticky neexistujú ZÓNA 0 a ZÓNA 20. Túto nezrovnalosť rieši klasifikácia podľa NEC 505 a to pre prostredie Class I.

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM DIVIZIE ClassI, Division 1 Locations – jedná sa o prostredie, kde existujú podmienky pre možný vznik výbuchu za normálnych prevádzkových podmienok a to vrátane výskytu nebezpečných koncentrácií, ClassI, Division 2 Locations – prostredie, kde za normálnych prevádzkových podmienok nie sú splnené podmienky pre vznik výbuchu, avšak tieto môžu vzniknúť pri poruchách zariadenia (netesnosť ventilov a pod.) Toto prostredie existuje taktiež v okolí prostredia Class I, Division 1, pokiaľ tieto prostredia nie sú riadne oddelené.

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Class II, Division 1 Locations – prostredie, kde sa horľavý prach za normálnych prevádzkových podmienok vyskytuje vo výbušných koncentráciách, alebo kedy za poruchových stavov môže technologické zariadenie tieto koncentrácie vyprodukovať. Class II, Division 2 Locations – prostredie, kde za normálnych prevádzkových podmienok neexistuje výbušná koncentrácia horľavého prachu, kde však existuje pravdepodobnosť možného vznietenia pri poruchových stavoch, alebo pri možnej akumulácii nepriaznivých podmienok, vyplývajúcich z technologického procesu (porucha ventilácie, uvedenie prachovej vrstvy do vznietenia a pod.)

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM Class III, Division 1 Locations – prostredie, kde sa vyskytuje horľavý materiál v blízkosti strojov (napr. mlynice, textilné stroje …), alebo je s týmto materiálom manipulované (plnenie do nádob…) Class III, Division 2 Locations – prostredie, kde sú skladované, alebo kde je s ľahko zápalnými látkami manipulované mimo dosah pracovných strojov

ZÁKLADNÁ KLASIFIKÁCIA PODĽA VYBRANÝCH NORIEM NEC 505 Ustanovenie tejto normy sa snaží priblížiť klasifikáciu IEC (resp. CENELEC) a to v oblasti plynov a pár (CLASS I). Túto úpravu si vyžiadala existencia európskeho, klasického spôsobu montáže elektrických zariadení, ktorý bol v USA v r. 1996 zavedený paralelne k trubkovému (conduit) systému. Prehľad klasifikácie Class I, Group II C Locations – ekvivalentná Class I, Groups A, B Class I, Group II B Locations – ekvivalentná Class I, Group C Class I, Group II A Location – ekvivalentná Class I, Group D Class I, ZÓNE 0 Locations – čiastočne ekvivalentné najnebezpečnejšie časti DIVISION1 Class I, ZÓNE 1 Locations – ekvivalentná DIVISION 1 bez trvalej prítomnosti výbušnej koncentrácie Class I, ZÓNE 2 Locations – ekvivalentná DIVISION 2

ŠPECIÁLNA TERMINOLÓGIA API RP 500 Vzhľadom k tomu, že API RP 500 je výhradne zameraná na podmienky petrochemického priemyslu, obsahuje niektoré doplňujúce pojmy: Horľavé kvapaliny Class II, III A a III B: Class II – horľavé kvapaliny s bodom vznietenia > 100°F (37,8°C)  140°F (60°C) Class III A – horľavé kvapaliny s bodom vznietenia > 140°F (60°C)  200°F (93°C) Class III B – horľavé kvapaliny s bodom vznietenia > 200°F (93°C) Horľavé kvapaliny Class IA, IB, IC: Horľavé kvapaliny s bodom vznietenia < 100°F (37,8°C) a s tlakom pár absolútnym do 276 kPa (40 psLa). Prchavé horľavé kvapaliny Sú zaradené väčšinou v Class II, kedy tlak pár v absolútnej hodnote nedosahuje 276 kPa a 100 °F.

TYPICKÉ PÁSMA PRE RAFINÉRSKU PREVÁDZKU Prevádzka s dostatočným vetraním pre látky ťažšie ako vzduch DIVISION 1 DIVISION 2 Predĺžená DIVISION 1 V prípade možného výskytu väčšieho množstva prchavých látok Prevádzka s nedostatočným vetraním pre látky ťažšie ako vzduch SOURCE – Zdroj úniku Rozhodujúca je poloha vzhľadom k podlahe (GRADE).

POROVNANIE CENELEC-IEC/NEC-API RP 500 Horľavé látky CENELEC-IEC NEC-API RP 500 druh uzáveru ZÓNA Skupina Podskupina Class DIVISION GROUP Plyny a pary Acetylén d-e-i 1,2 II C I 1-2 A Vodík B Propylén Butadien Ethyloxid Cyklopropán Etylén Etyléter Acetón Benzén Bután Propán Hexán Zemný plyn D

POROVNANIE IEC/NEC Horľavé látky IEC NEC Prevedenie ZÓNA Class Division Group Výbušné prachy Horčík Hliník Kovový prach s R 105Ωx cm DIP 21 II 1 E Uhoľný prach F Nekovové prachy s R > 105Ωx cm 22 2 G Pevné látky a vlákna Bavlna Plátno Drevo Konopa Kúdeľ Ľan III 1-2

ĎAKUJEME ZA VAŠU POZORNOSŤ. Odborný seminár 24. február 2005, Liptovský Mikuláš GENERI, s.r.o. ĎAKUJEME ZA VAŠU POZORNOSŤ. V OBLASTI ZARIADENÍ DO VÝBUŠNÝCH A NEBEZPEČNÝCH PROSTREDÍ VÁM KEDYKOĽVEK PORADÍME A DODÁME POTREBNÉ ZARIADENIA