Źródła zapłonu uwzględniane przez dyrektywę ATEX

Efektywne źródło zapłonu stanowi jeden z trzech podstawowych elementów służących do opisu zagrożenia wybuchowego. Bez odpowiednio dużej energii dostarczonej do układu substancja palna (w postaci gazu, oparów lub pyłu) + powietrze (lub inny utleniacz) nie ma mowy o ryzyku wystąpienia wybuchu. Stąd też jedną z podstawowych form radzenia sobie z zagrożeniem jest eliminacja lub możliwie największe ograniczenie prawdopodobieństwa ich powstania.

Tak jak istnieją normy, które opisują większość zagadnień związanych z ochroną przeciwwybuchową, tak też istnieje standard precyzujący jakie źródła zapłonu są uwzględniane przez dyrektywę ATEX.

Zgodnie z PN-EN 1127-1:2019-10 „Atmosfery wybuchowe i ochrona przed wybuchem – Część 1: Pojęcia podstawowe i metodyka." wyróżnia się 13 czynników mogących zainicjować wybuch.

Norma wyróżnia

Gorące powierzchnie

Atmosfery wybuchowe mogą zapalić się w przypadku kontaktu z gorącymi powierzchniami, jeżeli jej temperatura osiąga temperaturę zapłonu atmosfery. W przypadku gdy gorące powierzchnie mogą mieć kontakt z atmosferami wybuchowymi, należy zapewnić margines bezpieczeństwa pomiędzy maksymalną temperaturą powierzchni oraz temperaturą zapłonu atmosfery. Wymieniony margines zależy od klasyfikacji stref i jest określony zgodnie z PN-EN 1127-1.

Płomienie i gorące gazy

Zarówno płomienie, jak i żarzące się stałe cząstki, mogą wywołać zapłon atmosfer wybuchowych. Nawet bardzo małe płomienie są jednymi z najbardziej efektywnych źródeł zapłonu i dlatego też muszą być eliminowane z miejsc niebezpiecznych należących do stref 0 i 20. Płomienie mogą pojawić się w strefach 1, 2, 21 oraz 22 tylko w przypadku gdy są one bezpiecznie zamknięte, co zostało opisane w normie PN-EN 1127-1. Należy zapobiegać powstawaniu nieosłoniętych płomieni pochodzących ze spalania lub spawania przy użyciu środków organizacyjnych. Przykładowo: dla wybuchowych gazów, otwarty płomień jest niemal zawsze efektywnym źródłem zapłonu.

Iskry mechaniczne

Tarcie, uderzenia i ścieranie np. podczas mielenia, mogą spowodować iskrzenie. Iskry mogą wywołać zapłon gazów łatwopalnych i par oraz niektórych mieszanin mgła/powietrze lub pył/powietrze (w szczególności mieszanin pył metali/powietrze). W osadach pyłu, tlenie może zostać wywołane przez iskry, a to może stanowić źródło zapłonu atmosfer wybuchowych.

Urządzenia elektryczne

Nawet przy niskich napięciach, iskrzenie elektryczne i gorące powierzchnie mogą stanowić źródła zapłonu w urządzeniach elektrycznych (np. podczas zamykania i przerywania obwodów elektrycznych oraz w wyniku prądów elektrycznych błądzących), stąd na ogół przyjmuje się, że urządzenia zasilane elektrycznie – niezależnie w jakiej formie – są potencjalnymi źródłami zapłonu.

Prądy błądzące

Wyładowania elektrostatyczne: koronowe, snopiaste, ślizgowe, stożkowe, iskrowe

Powstawanie, gromadzenie i zanik niezrównoważonego ładunku elektrycznego na powierzchniach różnego rodzaju obiektów nieprzewodzących elektrycznie oraz odizolowanych obiektów przewodzących (w tym także na ciele człowieka). Praca włożona w rozdzielenie ładunków różnoimiennych (np. przez tarcie, oddzielanie od siebie różnych materiałów, rozdrabnianie, rozbryzgiwanie, zewnętrzne pole elektryczne itp. procesy) zamieniana jest na energię potencjalną pola elektrycznego otaczającego rozdzielone ładunki.

Wyładowania atmosferyczne

Czynnik o charakterze raczej losowym, ale istotny ze względu na przenoszoną energię. Stąd konieczność stosowania odpowiednich uziomów wobec wszystkich elementów przewodzących.

• • Fale elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej (RF) od 10^4 do 3x10^12 Hz
  • Używanie urządzeń przenośnych, zasilanych bateryjnie, jest dopuszczalne w warunkach występowania atmosfery wybuchowej jedynie w przypadku posiadania przez nie certyfikatu ATEX.
  • Fale elektromagnetyczne od 3x1011 do 3x1015 Hz
  • Promieniowanie jonizujące
  • Ultradźwięki
  • Sprężanie adiabatyczne

Reakcje egzotermiczne, łącznie z samozapłonem pyłów

• Substancje mogą podgrzewać się w wyniku reakcji chemicznych powodujących powstanie energii cieplnej (reakcje egzotermiczne), które tym samym stanowią źródło zapłonu. Wymienione samopodgrzanie jest możliwe jeżeli szybkość wytwarzania energii cieplnej jest wyższa od wskaźnika rozproszenia ciepła. Jeżeli rozproszenie ciepła jest utrudnione lub temperatura otoczenia jest wysoka (np. podczas składowania) szybkość reakcji może tak wzrosnąć, że osiągnięte zostaną warunki zapłonu. Najważniejszymi parametrami są wskaźnik objętość/powietrze systemów reagujących, temperatura otoczenia oraz czas przebywania.
• Wysoka temperatura może prowadzić do tlenia się i/ lub spalania się oraz do zapłonu atmosfer wybuchowych. Wszystkie substancje łatwopalne powstające w wyniku reakcji (np. gazy lub pary) mogą następnie utworzyć atmosfery wybuchowe z otaczającym powietrzem i znacznie zwiększyć niebezpieczeństwo dla takich systemów. We wszystkich strefach należy unikać, w miarę możliwości, substancji samozapalnych. W przypadku gdy postępowanie z takimi substancjami jest konieczne, należy dostosować niezbędne środki ochronne do każdego indywidualnego przypadku.

Istotne są także inne normy i przepisy dot. zagadnienia i ochrony przeciwwybuchowej, które w skrócie zostały opisane tu: przepisy strefy EX. Warto się z nimi zapoznać.