ATEX-Zonenklassifikation: Was sie ist, wie sie bestimmt wird und wie sie dargestellt wird

Brennbare Stoffe wie Gase, Flüssigkeiten oder brennbare Staube werden in vielen Industrieanlagen behandelt, die bei Vermischung mit Luft explosive Atmosphären bilden können. Diese Situationen stellen ein erhebliches Risiko für die Sicherheit von Menschen, Ausrüstung und den Einrichtungen selbst dar.
Um dieses Risiko zu kontrollieren, ist es unerlässlich, Bereiche zu identifizieren, in denen das Auftreten dieser gefährlichen Atmosphären möglich ist. Die Klassifizierung der ATEX-Zonen ermöglicht es, die Anlage nach Wahrscheinlichkeit und Dauer einer explosiven Atmosphäre in Bereiche zu unterteilen, was die Umsetzung spezifischer Präventionsmaßnahmen in jedem Fall erleichtert.
Diese Analyse wird üblicherweise in einer ATEX-Zonenkarte festgehalten, einer grafischen Darstellung der Anlage, die die explosionsgefährdeten Bereiche klar anzeigt. Diese Karte ist ein zentrales Werkzeug für das Sicherheitsmanagement, da sie die Kriterien für die Auswahl geeigneter Ausrüstung, die Planung von Einrichtungen und die Umsetzung sicherer Arbeitsverfahren festlegt.

Was ist eine ATEX-Zone?

Eine ATEX-Zone ist ein Bereich innerhalb einer Industrieanlage, in dem durch das Vorhandensein brennbarer Stoffe das Risiko einer explosiven Atmosphäre besteht. Diese Atmosphären können hauptsächlich durch die Suspension oder Ansammlung von:

• Entflammbare Gase.
• Entflammbare flüssige Dämpfe.
• Brennbarer Staub.

Wenn sich diese Stoffe in bestimmten Verhältnissen mit Sauerstoff in der Luft vermischen, kann jede Zündquelle (wie ein elektrischer Funke, eine heiße Oberfläche oder offene Flamme) eine Explosion auslösen.

Regulatorischer Rahmen und Klassifikationsstandards

Gemäß der Europäischen Richtlinie 1999/92/EG (zum Schutz von Arbeitnehmern, die Risiken durch explosive Atmosphären ausgesetzt sind) sind Arbeitgeber und Nutzer gesetzlich verpflichtet, solche Risiken zu bewerten und die entsprechende Klassifizierung der Bereiche in ihren Einrichtungen durchzuführen.
Um diese technische Abgrenzung rigoros durchzuführen, werden verschiedene internationale Standards und sektorale Leitfäden von anerkanntem Ansehen verwendet:

• Internationaler / Europäischer Standard: * UNE-EN / IEC 60079-10-1: Zur Klassifizierung von Gebieten mit dem Vorhandensein brennbarer Gase und Dämpfe.
  • UNE-EN / IEC 60079-10-2: Zur Klassifizierung von Gebieten mit dem Vorhandensein von brennbarem Staub.
• Amerikanischer Standard: * NFPA 497: Empfohlene Praxis zur Klassifizierung chemischer Prozessorte für brennbare Gase und Dämpfe.
• Branchenrichtlinien und -praktiken: * EI 15 (ehemals IP15): Verhaltenskodex des Energy Institute, weit verbreitet im Öl- und Gassektor.
  • API RP 505: Empfohlene Praxis des American Petroleum Institute zur Klassifizierung von Standorten in Erdölanlagen.

Bedeutung der Klassifikation

Dieser Prozess der Identifizierung und Abgrenzung nach Häufigkeit und Dauer der explosiven Atmosphäre ist ein grundlegender Bestandteil der Risikoanalyse in Industrieanlagen. Die korrekte Anwendung erlaubt:

• Bewerten Sie das Explosionsrisiko in jedem Gebiet genau.
• Wählen Sie geeignete Geräte und Schutzsysteme (mit ATEX-Zertifizierung oder spezieller Markierung) aus, um sicher zu arbeiten.
• Konkrete organisatorische und präventive Maßnahmen umsetzen (Arbeitserlaubnisse, Belüftung, Kontrolle von Zündquellen).

Warum es entscheidend ist, ATEX-Zonen korrekt zu kennen und zu klassifizieren

Die korrekte Klassifizierung der ATEX-Zonen ist unerlässlich, um das Explosionsrisiko in Industrieanlagen effektiv zu steuern. Dieser Prozess ermöglicht es, Bereiche, in denen gefährliche Atmosphären entstehen könnten, genau zu identifizieren und entsprechend zu handeln. In der Praxis ermöglicht die Zonenklassifikation es:

• Identifizieren Sie Bereiche, die innerhalb der Anlage explosionsgefährdet sind
• Wählen Sie zertifizierte und geeignete Ausrüstung für jede Art von Gebiet aus
• Entwerfen und implementieren Sie wirksame Sicherheitsmaßnahmen wie Belüftung, Zündquellenkontrolle oder sichere Arbeitsverfahren
• Einhaltung der aktuellen Vorschriften zur industriellen Sicherheit

Darüber hinaus bildet diese Einstufung die grundlegende Grundlage für die Erstellung des Explosionsschutzdokuments (BCD). Die Verpflichtung zur Erstellung und Aktualisierung dieses Dokuments wird auf europäischer Ebene durch die ATEX-Richtlinie 1999/92/EG verlangt, die durch das königliche Dekret 681/2003 zum Schutz der Gesundheit und Sicherheit von Arbeitnehmern, die den Risiken durch explosive Atmosphären am Arbeitsplatz ausgesetzt sind, in spanische Gesetzgebung umgesetzt wird.

Welche Faktoren bestimmen eine ATEX-Zone?

Die Klassifizierung der ATEX-Zonen ist kein willkürlicher Prozess, sondern basiert auf der detaillierten Analyse verschiedener technischer Faktoren, die für jede Installation spezifisch sind. Diese Elemente ermöglichen es, die Wahrscheinlichkeit der Entstehung einer explosiven Atmosphäre zu bewerten und somit das Risikoniveau in jedem Gebiet zu definieren.
Zu den wichtigsten Faktoren gehören:

Art der brennbaren Substanz

Das Risikoverhalten variiert je nach Art der vorhandenen Substanz:

• Brandbare Gase oder Dämpfe
• brennbarer Staub

Jede hat unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Streuung, Zündung und Gefährlichkeit.

Freigabefrequenz

Es analysiert, wie oft die brennbare Substanz während des Produktionsprozesses freigesetzt werden kann, sei es kontinuierlich, gelegentlich oder versehentlich. Dieser Aspekt ist entscheidend für die Bestimmung der Art des Gebiets.

Bereichsbelüftung

Die Qualität der Belüftung hat einen direkten Einfluss auf die Ansammlung brennbarer Substanzen. Die Wirkung variiert jedoch je nach Art der Substanz:

• In brennbaren Gasen und Dämpfen: Eine angemessene Belüftung ist unerlässlich, da sie Verdünnung erzeugt, Substanzen verteilt und sowohl die Wahrscheinlichkeit der Entstehung explosiver Atmosphären als auch die Ausdehnung des klassifizierten Bereichs erheblich verringert.
• Brennbares Pulver: Unzureichende oder schlecht gestaltete Belüftung kann kontraproduktiv sein, da Luftbewegungen die Verbreitung von angesammeltem Staub verursachen können, was brennbare Wolken erzeugt und das Explosionsrisiko erhöht.

Prozessaufbau

Auch das Design und der Betrieb der Anlage sind entscheidend, darunter:

• Die verwendete Ausrüstung
• Be- und Entladepunkte
• Materiallagerbereiche

Alle diese Faktoren werden während des ATEX-Zonenklassifizierungsprozesses gemeinsam untersucht, mit dem Ziel, Sicherheitsmaßnahmen zu etablieren, die proportional zum identifizierten Risikoniveau sind.

ATEX-Zonenklassifikation: Gase und Dämpfe

In Anlagen, in denen brennbare Gase oder Dämpfe vorhanden sind, wird die Klassifikation der ATEX-Zonen in drei Kategorien unterteilt, basierend auf der Wahrscheinlichkeit und Dauer des Vorhandenseins einer explosiven Atmosphäre.

Zone 0

Es ist der Bereich, in dem die explosive Atmosphäre kontinuierlich oder über längere Zeit vorhanden ist. Dies ist das höchste Risikoniveau, daher sind die maximalen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich.
Häufige Beispiele:

• Innere Tanks

Zone 1

Entspricht Bereichen, in denen während des normalen Betriebs der Anlage gelegentlich explosive Atmosphäre auftreten kann . Das Risiko ist erheblich, aber nicht konstant.
Häufige Beispiele:

• Bereiche in der Nähe von Ventilen oder Verbindungen
• Lade- und Entladepunkte

Zone 2

Sie umfasst Gebiete, in denen die Entstehung einer explosiven Atmosphäre unter normalen Betriebsbedingungen unwahrscheinlich ist, aber einmalig und für kurze Zeiträume auftreten kann. In diesem Fall ist das Risikoniveau niedriger, obwohl vorbeugende Maßnahmen weiterhin notwendig sind.

Beispiel für Zone 1 und 2:

Dampf aus einem Außenventil mit Atemventil, aus einem Prozessbehälter

Standortmerkmale:

• Innenraumstandort: Ungehinderter Ort
• Umgebungsdruck, Pa: 101 325 Pa
• Zimmertemperatur, T: 20ºC (293K)
• Lüftergeschwindigkeit, UW: 1,0 m/s
• Belüftungsverfügbarkeit: Gut (Luftgeschwindigkeit bei ruhigen Wetterbedingungen)

Auspuffeffekte:

• Verdünnungsgrad: Medium
• Zonentyp(e): Zone 1 + Zone 2
• Materialgruppe Temperaturklasse: IIA T1

Klassifizierung der Gefahrenstelle:

Unter Berücksichtigung der entsprechenden Parameter sind die folgenden gefährlichen Stellen spezifisch für das untersuchte Atemventil (siehe Abbildung 1).

ATEX-Zonenklassifikation für brennbaren Staub

In Anlagen, in denen brennbare Staube verarbeitet werden, wird die Klassifizierung der ATEX-Zonen ebenfalls in drei Kategorien unterteilt, die an das spezifische Verhalten dieser Art von Substanz angepasst sind.

Zone 20

Es handelt sich um das Gebiet, in dem eine kontinuierliche oder häufige Wolke aus schwebendem brennbarem Staub vorhanden ist. Dies ist das höchste Risikoniveau in dieser Art von Umgebung.
Häufige Beispiele:

• Im Inneren der Silos
• Innenbeutelfilter

Zone 21

Entspricht Bereichen, in denen sich während des normalen Betriebs der Installation eine Wolke aus brennbarem Staub bilden kann. Das Risiko ist erheblich, wenn auch nicht dauerhaft, und erfordert angemessene Kontrollmaßnahmen.
Beispiele für Standorte, die Zone 21 hervorbringen können:

• Standorte in der Nähe von Staubbehältern und in der Nähe von Zugangstüren, die aufgrund der Notwendigkeit des Betriebs häufig entfernt oder geöffnet werden können, wenn im Inneren eine explosive Staubatmosphäre vorhanden ist.
• Orte außerhalb von Staubbehältern in der Nähe von Befüll- und Entleerpunkten, Bandzuführung, Probenahmestellen, Lkw-Entladestationen, Förderbandabladestellen usw., wenn keine Maßnahmen zur Verhinderung der Bildung explosiver Staubatmosphären ergriffen werden.
• Orte außerhalb von Staubbehältern, wo sich Staub ansammelt und wo durch Prozessprozesse die Staubschicht anfällig für Dispersion ist und explosive Staubatmosphären bildet.

Zone 22

Er umfasst Gebiete, in denen unter normalen Bedingungen die Bildung einer brennbaren Staubwolke unwahrscheinlich ist, aber gelegentlich und für kurze Zeiträume auftreten kann. Obwohl das Risiko geringer ist, sind präventive Maßnahmen dennoch notwendig.

Häufige Fehler bei der Klassifizierung von ATEX-Zonen

Die Klassifizierung von ATEX-Zonen ist ein technischer Prozess, der eine gründliche Analyse der Anlage und ihrer tatsächlichen Betriebsbedingungen erfordert. In der Praxis ist es jedoch üblich, bestimmte Fehler zu machen, die die Sicherheit gefährden oder unnötige Kostenüberschreitungen verursachen können. Zu den häufigsten Ausfällen gehören:

1. Bereiche klassifizieren, ohne den Prozess korrekt zu analysieren

Die allgemeine Klassifizierung oder auf Basis von Annahmen durchzuführen, ohne detailliert zu untersuchen, wie die Installation tatsächlich funktioniert, kann zu unzuverlässigen Ergebnissen führen. Um dies zu vermeiden, ist es unerlässlich, diesen Prozess über ein multidisziplinäres Arbeitsteam anzugehen, das aus dem Benutzer (Eigentümer der Installation) und dem klassifizierenden Techniker besteht. Dieses Team muss mindestens die folgenden Profile integrieren:

• Prozessingenieur: Es liefert Kenntnisse über die Betriebsvariablen, Substanzen und Strömungen.
• Elektroingenieur / Wartung: Definieren Sie die Eigenschaften bestehender Einrichtungen und Ausrüstung.
• Sicherheitsmanager: Gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und globale Risikoprävention.

2. Tatsächliche Materiallecks oder -veröffentlichungen nicht zu berücksichtigen

Es ist unerlässlich, mögliche Lecks, Verluste oder Emissionen während des normalen Betriebs oder in abnormalen Situationen zu berücksichtigen, da sie eine häufige Quelle explosiver Atmosphären sind. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass sich die Regel strikt auf „vorhersehbare Situationen“ und nicht auf katastrophale Situationen bezieht.

3. Unterschätzung brennbarer Staubansammlung

In staubigen Umgebungen ist nicht nur die schwebende Wolke entscheidend, sondern auch die angesammelten Ablagerungen, die sich zerstreuen und eine sekundäre Explosion auslösen können.

4. Keine Überprüfung der Klassifikation nach Änderungen in der Installation

Änderungen an Geräten, Prozessen oder Betriebsbedingungen können das Risikoniveau verändern, daher muss die Klassifizierung regelmäßig (in der Regel alle 3 oder 5 Jahre) oder im Falle einer wesentlichen Änderung der Installation sofort aktualisiert werden. Es sollte bemerkt werden, dass die ATEX-Richtlinie (2009/104/EG / Königliches Dekret 681/2003) den Arbeitgeber gesetzlich verpflichtet, diese regelmäßigen Überprüfungen und Aktualisierungen durchzuführen, um das Explosionsschutzdokument (DPCE) in Kraft zu halten.

5. Anwendung von Kriterien, die zu konservativ oder zu locker sind

Eine übermäßig restriktive Einstufung kann die Installation unnötig teuer machen, während eine zu großzügige das Unfallrisiko erhöht. Daher ist es unerlässlich, ein Kriterium aufrechtzuerhalten, das auf dem aktuellen Stand der Technik basiert, wobei die beste allgemeine Weisheit darin besteht, die aktuellen internationalen Normen (IEC 60079-10-1 für Gase und Dämpfe sowie IEC 60079-10-2 für brennbare Staube) anzuwenden, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Kosten sicherzustellen.

Folgen einer falschen Klassifizierung.

Eine falsche Klassifizierung von ATEX-Zonen kann sowohl aus Sicherheitssicht als auch auf rechtlicher und wirtschaftlicher Ebene schwerwiegende Folgen haben. Wenn das tatsächliche Risiko der Installation nicht korrekt abgebildet wird, können falsche Entscheidungen getroffen werden, die den sicheren Betrieb der Prozesse gefährden.

Sicherheitsrisiken

Eine falsche Bewertung erhöht die Unfallwahrscheinlichkeit erheblich:

• Erhöhte Entzündungswahrscheinlichkeit
• Risiko für industrielle Explosionen mit möglichem Personen- und Sachschaden

Regulatorische Probleme

Die Nichteinhaltung der gesetzlichen Anforderungen in ATEX-Angelegenheiten kann zu Sanktionen und Haftungen führen:

• Nichteinhaltung der geltenden Vorschriften
• Mögliche rechtliche Haftung im Falle eines Vorfalls

Wirtschaftliche Auswirkungen

Entscheidungen aufgrund schlechter Klassifizierung beeinflussen ebenfalls die Rentabilität der Anlage:

• Verwendung ungeeigneter oder nicht zertifizierter Ausrüstung
• Produktionsunterbrechungen aufgrund von Vorfällen oder Inspektionen
• Sie müssen korrigierende Änderungen vornehmen, die in der Regel teurer sind als eine ordnungsgemäße Planung

Beispiel für eine ATEX-Zonenklassifikationskarte

Eine ATEX-Zonenklassifikationskarte ist die grafische Darstellung der explosionsgefährdeten Bereiche innerhalb einer Industrieanlage. Ziel ist es, klar und visuell zu zeigen, wo sich explosive Atmosphären bilden können und welches Risikoniveau in jedem Gebiet besteht.
Diese Pläne umfassen in der Regel:

• Prozessausrüstung (Tanks, Rohre, Filtersysteme usw.)
• Die klassifizierten Bereiche rund um solche Geräte
• die Art der zugewiesenen ATEX-Zone (Zone 0, 1, 2 oder 20, 21, 22)

Dank dieser Art der Vertretung können Ingenieure, Wartungsleiter und Sicherheitspersonal kritische Bereiche schnell identifizieren und fundierte Entscheidungen bezüglich Gerätenutzung, Schutzmaßnahmen und Arbeitsabläufen treffen.
Darüber hinaus erleichtern ATEX-Zonenkarten die Kommunikation zwischen den verschiedenen beteiligten Abteilungen und dienen als Referenz bei Inspektionen, Audits oder Änderungen an der Anlage.
In Studien, die von spezialisierten Unternehmen wie Adix durchgeführt werden, stellen diese Karten einen wesentlichen Bestandteil der technischen Dokumentation der ATEX-Analyse dar, da sie alle während der Risikobewertung gewonnenen Informationen visuell integrieren.

Beispiel von Adix:

Die diskontinuierliche Destillation erfolgt im Lagerhaus. Es gibt zwei Arten von Alquitaras (die Dampf-Anlagen im Betrieb und die Holz-Automaten außer Betrieb) sowie eine neue Destillationsanlage neben den Holz-Anlagen.

Klassifikation der Zonen:

• Zone 0: * Im Inneren der Produkttanks (im freien Raum zwischen der Flüssigkeit und dem oberen Teil des Behälters) mit mehr als 30 % v/v Ethanol.
• Zone 1: * Eine Kugel mit einem Radius von 1,5 Metern um den Auslass der Alquitaras.
• Zone 2: * Das Innere der Alquitaras und Kondensatoren (verbunden mit den Start- und Abschaltprozessen).
  • Eine Kugel mit einem Radius von 1 Meter um mögliche Dampfleckpunkte in Alquitaras und Kondensatoren.
  • Die Fläche der möglichen Pfütze durch Lecks in Pumpen, Ventilen und Verbindungen (mit einer Reichweite von 1,5 Metern horizontal und 1 Meter vertikal nach oben).

Fazit

Die korrekte Klassifizierung von ATEX-Zonen ist ein wesentliches Element für das Management des Explosionsrisikos in Industrieanlagen, in denen brennbare Stoffe oder brennbare Staube behandelt werden.
Das Verständnis der Faktoren, die die Entstehung explosiver Atmosphären bestimmen, und deren gründliche Analyse ermöglicht eine präzise Identifizierung von Risikobereichen innerhalb der Anlage. Auf Grundlage dieser Bewertung ermöglicht die Darstellung durch Klassifikationskarten eine klare und strukturierte Sicht auf diese Gebiete.

Dieser Ansatz ermöglicht nicht nur die Anwendung der richtigen Sicherheitsmaßnahmen in jedem Bereich, sondern trägt auch zur richtigen Auswahl der Ausrüstung, zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und zur Unfallprävention bei. Insgesamt ist eine angemessene ATEX-Klassifizierung entscheidend, um die Sicherheit der Menschen, die Integrität der Anlagen und die Kontinuität industrieller Prozesse zu gewährleisten.