Cap 01-2005   AVANPREMIERĂ LA RECONSIDERAREA INSTALAŢIILOR ANTIEXPLOZIVE

Teodor TERETEAN*

 

În articol se analizează succint situaţia actuală a modului de proiectare-realizare a instalaţiilor de ventilare-climatizare pentru mediile cu categorii A, B sau C pericol de incendiu. Se fac unele exemplificări de reguli prevăzute în Normativele P118-99 şi I5-98. Pe de altă parte, se prezintă tendinţele existente în Comunitatea Europeana în privinţa selectării echipamentelor antiex ca şi responsabilitatea proiectanţilor şi executanţilor în selectarea/utilizarea acestor echipamente conform noilor reguli CE, care în curând vor fi obligatorii şi în România.

The paper briefly examines the Romanian existing rules (Norms I5-98 and P118-99) for the design of HVAC systems in explosive atmosphere. Some examples are given. On the other hand, the new existing rules in CE are presented. New responsibilities of the designer and the contractor, in using antiex equipment, are highlighted. The paper suggests the impact of these new rules in Romania, after entering in CE.

 

Rog specialiştii consacraţi să privească indulgent cele ce urmează; articolul vrea să fie o încercare de ilustrare a schimbărilor care vor trebui făcute în selectarea echipamentelor de ventilare utilizate în incintele cu atmosferă cu pericol de explozie.

Ideea prezentării acestui material mi-a fost sugerată de iminenţa saltului de înţelegere pe care trebuie să-l facem, ca ventilatorişti-profesionişti, mai înainte de 2007.

Îndrăznesc să cred că, în cazul instalaţiilor de ventilare antiex, toata lumea are de învăţat.

Tot ce vom produce, executa sau utiliza va trebui să se supună regulilor comunitare în domeniu.

 

1. Situaţia la noi.

Să vedem ce spun normativele noastre; vorba unui cunoscut al meu, ce zic …indigenele.

1.1. Primul: Normativul P118-99, adică Normativul pentru siguranţa la foc a construcţiilor. 

Spre exemplu, în art. 2.1.4. se stipulează:

„…La construcţii de producţie şi/sau depozitare …riscul de incendiu este definit prin categorii de pericol de incendiu, ce exprimă:

-            categoriile A şi B (BE3a,b): posibilităţi de incendiu şi explozie volumetrică (risc foarte mare de incendiu);

-            categoria C (BE2): posibilităţi de incendiu/ardere (risc mare de incendiu);

-            categoria D (BE1a): existenţa focului deschis sub orice formă, în absenţa substanţelor combustibile (risc mediu de incendiu);

-            categoria E (BE1b): existenţa unor materiale sau substanţe incombustibile în stare rece sau a substanţelor combustibile în stare de umiditate înaintată, peste 80% (risc mic de incendiu).”

Mai mult decât atât, zonele din încăperi, încăperile propriu-zise, compartimentele şi construcţiile de producţie şi/sau depozitare, trebuie sa aibă definit riscul de incendiu (fiecare separat) prin una din categoriile de incendiu menţionate mai înainte.

„Repetitia mater studiorum”  ziceau o parte din strămoşii noştri, pe când cealaltă parte a lor mai zăbăveau încă în aplicarea … acestei reguli.

De aceea, Vă rog a mai privi o dată Tabelul I, care reproduce Tabelul 2.1.5. din P118-99, care …odată ignorat, Vă poate schimba viaţa …dintr-o dată.

Aceste premize, cunoscute şi aplicate de oricare proiectant de instalaţii de ventilare antiexplozivă a incintelor, au permis funcţionarea acestora în condiţii de siguranţă.

1.2. Al doilea: Normativul I5-98, adică Normativul privind proiectarea şi executarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare.

La varianta iniţială a acestui normativ (era prin 1979, la INCERC-Bucureşti), am avut şansa să lucrez alături de reputatul Ing. Alexandru Christea.

Coordonatorul lucrării din partea ministerului, la vremea aceea, era un alt remarcabil specialist, Dr. Ing. Liviu Dumitrescu, preşedintele A.I.I.R. de astăzi.

Spre exemplu, în I5-98, întregul capitol 18 se ocupă cu măsurile care se iau în proiectarea şi executarea instalaţiilor de ventilare pentru prevenirea incendiilor şi a exploziilor.

 

Tabelul I - Categorii de pericol de incendiu

 

Categoria de pericol de incendiu

Caracteristicile substanţelor şi ale materialelor ce determină încadrarea

Precizări

A (BE3a)

Substanţe a căror aprindere sau explozie poate sa aibă loc în urma contactului cu oxigenul din aer, cu apa sau cu alte substanţe ori materiale.                             Lichide cu temperatura de inflamabilitate a vaporilor până la 28oC, gaze sau vapori cu limita inferioară de explozie (LIE) până la 10%, atunci când acestea pot forma cu aerul amestecuri explozive.

Nu determină încadrarea în categoriile A şi B (BE3a şi BE3b) de pericol de incendiu:

-          folosirea substanţelor solide, lichide sau gazoase drept combustibil pentru ardere;

-          scăpările şi degajările de gaze, vapori sau praf, stabilite conform art. 2.1.7., care sunt în cantităţi ce nu pot forma cu aerul amestecuri explozive.                             În asemenea situaţii, încadrarea se face în categoria C, D sau E (BE2, BE1a,b), în funcţie de densitatea sarcinii termice şi pericolul de incendiu în ansamblu.

B (BE3b)

Lichide cu temperatura de inflamabilitate a vaporilor cuprinsă între 28 şi 100oC, gaze sau vapori cu limita inferioară de explozie (LIE) peste 10%, atunci când acestea pot forma cu aerul amestecuri explozive.                                        Fibre, praf sau pulberi, care se degajă în stare de suspensie, în cantităţi ce pot forma cu aerul amestecuri explozive.

C (BE2)

Substanţe şi materiale combustibile solide.                                           Lichide cu temperatura de inflamabilitate a vaporilor mai mare de 100oC.

Nu determină încadrarea în categoria C (BE2) de pericol:

-          folosirea substanţelor solide, lichide sau gazoase drept combustibil pentru ardere;

-          utilizarea lichidelor combustibile cu temperatura de inflamabilitate peste 100oC la comenzi hidraulice, răcire, ungere, filtre şi tratamente termice, în cantităţi de max. 2 m3, cu condiţia luării unor măsuri locale pentru limitarea propagării incendiului;

-          folosirea echipamentului electric.

 

Notă: Din motive de spaţiu nu am reprodus aici categoriile D şi E.

Astfel, în art. 18.5 se stipulează :

Aerotermele, generatoarele de aer cald, aparatele de climatizare, agregatele de răcire etc., amplasate în încăperile de categoria A, B şi C de pericol de incendiu sau care ventilează – climatizează aceste încăperi, precum şi aparatura de comandă va fi de tipul antiex”.

În total, în 24 de articole se află condensată toată ştiinţa autohtonă pentru a preveni incendiile şi exploziile în locurile în care se lucrează cu substanţe periculoase.

Cu toate acestea, Vă rog să remarcaţi că aceste excelente normative, din motive ce ţin de aprofundarea (până de curând, la nivel mondial) a domeniului, nu intră în detalii în ceea ce priveşte modul de selectare aprofundată a echipamentelor antiexplozive de ventilare (ventilatoare, centrale de tratare a aerului etc.).

 

2. Situaţia în Comunitatea Europeană (CE).

Ei bine, să vedem acum ce zic normativele lor; vorba aceluiaşi cunoscut al meu, ce zic …ante-mergătorii.

Situaţia actuală în CE va fi situaţia noastră de după anul de graţie 2007; cu un impact, economic şi tehnic, încă dificil de evaluat astăzi de către investitori.

 

2.1. Problematica.

In 2002-2003, CE a revizuit cerinţele pe care trebuie să le îndeplinească echipamentele de ventilare care funcţionează într-o atmosferă cu pericol de explozie (ATEX).

Conceptul ATEX pentru o incintă, reiterează o mai bună cunoaştere a realităţii conform căreia, în anumite condiţii atmosferice, în prezenţa unei surse inflamabile, anumite substanţe inflamabile (gaze, vapori, praf), amestecate cu aerul, pot genera o explozie.

Prezenţa unei atmosfere explozive (ATEX) presupune îndeplinirea simultană a două condiţii:

-            prezenţa concomitentă a unui comburant (întreţinător de ardere având în componenţă, de regulă,  oxigenul) şi a unui combustibil (substanţa care arde);

-            amestecul combustibilului cu aerul trebuie să fie exploziv; cu alte cuvinte, concentraţia substanţei inflamabile să fie cuprinsă între limita inferioară de explozie (LIE) şi limita superioară de explozie (LSE), iar temperatura lichidului să fie peste cea de inflamabilitate (aprindere).

Condiţiile de inflamabilitate ale unei atmosfere explozive (ATEX) sunt:

-            existenţa aportului unei surse de aprindere (de ex.: scântei electrice sau mecanice, suprafeţe calde, descărcări electrostatice, flăcări propriu-zise etc.);

-            energie de iniţiere suficientă (energia furnizată de sursă să fie mai mare decât energia minimă de iniţiere a deflagraţiei şi temperatura amestecului exploziv sa fie mai mare decât temperatura de autoaprindere).

În cadrul conceptului ATEX, substanţele inflamabile sunt clasificate foarte strict:

a)    după caracteristicile gazelor combustibile şi

b)    după temperatura maximală de suprafaţă.

În prima clasificare gazele, conform Tabelului II, sunt împărţite în 4 grupe.

 

Tabelul II - Grupe de gaze după caracteristici

 

Denumirea grupei

Gazul

Energia minimală de aprindere, EMI [mJ]

Interstiţiul experimental maximal de securitate, IEMS [mm]

I

Metan

300

1.14

II A

Propan

240

0.92

II B

Etilenă

70

0.65

II C

Acetilenă

17

0.37

Hidrogen

17

0.29

 

În a doua clasificare substanţele inflamabile, conform Tabelului III, sunt împărţite în 6 clase de temperatură maximală a suprafeţei.

 

Tabel III - Clase de temperaturi de suprafaţă

 

Clasa de temperatură

Valoarea maximală, [oC]

T1

450

T2

300

T3

200

T4

135

T5

100

T6

80

Notă: Clasa de temperatură a unui material este valabilă pentru o temperatură ambientală dată.

 

Pentru evitarea producerii unei deflagraţii într-o atmosferă explozivă (ATEX) sunt  recomandate măsuri privind materialul de execuţie a echipamentelor de ventilare.

Astfel:

a)    pentru materiale electrice:

-            eliminarea atmosferei explozive (prin suprimare internă), notată cu „p”;

-            eliminarea sursei de aprindere (prin securitate extinsă), notată cu „e”;

-            nepropagarea aprinderii (prin anvelopă antideflagrantă), notată cu „d

b)    pentru materiale ne-electrice:

-            prin protecţie de securitate integrată.

 

2.2. Directiva Europeană 94/9/CE (pentru constructorii de echipamente).

Acest document se aplică obligatoriu, la fabricarea oricărui produs (ventilator, centrală de tratarea aerului etc.), începând cu 1 iulie 2003, în întreaga Comunitate Europeană.

Cerinţele esenţiale ale Directivei sunt:

-            utilizarea principiului de securitate integrată împotriva exploziilor încă de la conceperea produsului (echipamentului);

-            aplicarea marcajului CE (dovadă juridică a fabricării conforme cu Directiva 94/9/CE şi supunerii procedurilor de evaluare a conformităţii);

-            furnizarea declaraţiei scrise de conformitate CE, ataşată oricărui echipament comercializat, ca document de însoţire.

Detalierea cerinţei de concepere (proiectare şi realizare) a unui echipament conform principiului ATEX sugerează efortul făcut de producător pentru:

-            analizarea aprofundată a criteriilor mecanice privind deformaţiile şi eforturile în materialul de execuţie;

-            alegerea materialelor pentru evitarea scânteilor sau a punctelor calde de suprafaţă;

-            realizarea unui joc minimal între elementele fixe şi mobile ale echipamentului;

-            realizarea unui mod de fixare robustă a roţilor şi arborilor;

-            garantarea unei îndelungate durate de viaţă a palierelor;

-            utilizarea unor motoare electrice pentru atmosferă explozivă;

-            crearea unor soluţii „anti-flamă” (pentru zonele 0, adică „zero”).

 De asemenea, Directiva Europeană 94/9/CE precizează diferitele categorii de echipamente antiex, aşa cum rezultă din Tabelul IV.

 

 Tabelul IV - Categorii de echipamente

 

Categoria de protecţie

Nivelul de protecţie asigurat

Felul în care se asigură protecţia

Categoria 1

Foarte înalt

Prin două mijloace independente de asigurare a securităţii la explozie, chiar dacă se produc două defecţiuni (disfuncţii) ale echipamentului, independente una faţă de cealaltă

Categoria 2

Înalt

Adaptată la o exploatare normală, cu perturbare frecventă şi cu defect de funcţionare luat normal în calcul

Categoria 3

Normal

Adaptată la o exploatare normală

 

2.3. Exemplu de notare a unui echipament antiex

Pentru o abordare pragmatică a modului în care vor fi evidenţiate caracteristicile echipamentelor antiex vom apela la un exemplu de notare a acestuia în sensul Directivei 94/9/CE, şi anume:

CE nnnn ex  II 2G   EEx   d  IIB T4

Semnificaţiile notaţiilor sunt următoarele:

CE reprezintă marcajul Comunităţii Europene,

nnnn – un număr indicând organismul european care a intervenit în procedura de control a fabricaţiei echipamentului (de ex.: în Franţa 0080 reprezintă Centrul INERIS, iar 0081 – Centrul LCIE),

exmarcaj distinctiv european (ATEX) pentru un material (echipament) utilizat în atmosferă explozivă,

IIGrupa produsului, ştiind că:

I se referă la Industria minieră (subterană) iar

II la Industria de suprafaţă (supraterană),

2Categoria (de protecţie a) produsului, ştiind că:

1 se foloseşte pentru Zona 0,

2 - pentru Zona 1 şi

3 - pentru Zona 2.

Notă: semnificaţia zonelor este dată în continuare. La proiectarea şi realizarea instalaţiilor de ventilare antiex utilizatorul (beneficiarul) este obligat să evalueze, pe proprie răspundere, zona de risc de explozie (0, 1 sau 2) în/pentru care va fi utilizată instalaţia de ventilare. 

GTipul de atmosferă explozivă, ştiind că:

G se referă la atmosfera care conţine gaze şi/sau vapori explozivi (gases);

D - la pulberi explozive (dust).

EEx – marchează caracteristica de „protejat la explozie”,

dModul de protecţie, ştiind că:

p se referă la eliminarea atmosferei explozive, prin suprimare internă,

e - elimină sursa de aprindere, prin securitate extinsă,

d – asigură nepropagarea inflamării, prin folosirea anvelopei antideflagrante.

II BGrupa de explozie, ştiind că:

II A include gaze de tipul amoniac, etan, metan, propan, alcool etilic, butan, motorină sau acetaldehidă;

II B include gazele din grupa II A plus gazele de tipul aragaz, etilenă, sulfură de hidrogen, etil-glicol sau eter-etil;

II C include gazele din grupa II A, II B plus gazele de tipul hidrogen, acetilenă sau sulfură de carbon.

T4Clasa de temperatură, (adică temperatura maximă a suprafeţei echipamentului, care trebuie să fie inferioară temperaturii de autoaprindere a gazului), ştiind că:

T1 reprezintă valorile de temperaturi sub 450oC pentru amoniac, etan, metan, propan, aragaz, hidrogen;

T2- sub 300oC, pentru alcool-etilic, butan, etilenă, acetilenă;

T3- sub 200oC, pentru motorină, etil-glicol, sulfură de hidrogen;

T4- sub 135oC, pentru acetaldehidă, eter-etil;

T5- sub 100oC;

T6- sub 85oC, pentru sulfură de carbon.

Observaţie practică:

grupajul II 2G se referă la categoria ATEX (caracteristicile atmosferei exploziva în/pentru care va lucra instalaţia de ventilare, stabilite în scris de către utilizator/beneficiar), iar

grupajul IIB T4 se referă la categoria electromotorului de antrenare (stabilită şi certificată de constructorul echipamentului).

 

2.4. Directiva Europeană 1999/92/CE pentru beneficiarii de echipamente.

Data de aplicare a acestui document este:

a)    pentru instalaţii noi: 2 iulie 2003;

b)    pentru instalaţiile existente: punerea în conformitate a materialului (echipamentului), inclusiv prin înlocuirea celui vechi, până la 1 iulie 2006.

Implicaţiile care apar pentru utilizator sunt:

-            evaluarea corectă a riscurilor de explozie;

-            încadrarea corectă a zonelor cu pericol de explozie;

-            luarea de măsuri tehnice şi organizatorice;

-            instalarea materialelor (echipamentelor) în conformitate cu Directiva 94/9/CE.

Caracteristicile zonelor cu atmosferă cu pericol de explozie sunt:

-            Zona 0/20 prezintă pericolul de explozie în permanenţă sau în timpul unor perioade lungi de timp sau frecvent; prezenţa pericolului este de peste 1000 ore/an;

Notă: În aceasta zonă se încadrează, de exemplu, platformele petrolifere.

-            Zona 1/21 prezintă pericolul de explozie ocazional, intermitent, în funcţionare normală; prezenţa pericolului este între 10 şi 1000 ore/an;

-            Zona 2/22 nu este susceptibilă de a prezenta pericolul de explozie în funcţionare normală sau are o prezenţă de scurtă durată, episodică (funcţionare anormală previzibilă); prezenţa pericolului este sub 10 ore/an.

O clasificare combinată a zonelor cu atmosferă cu pericol de explozie şi a materialului (echipamentului) utilizabil este prezentată în Tabelul V.

 

Tabelul V – Zone şi materiale (echipamente)

 

Zona ATEX

Natura substanţei combustibile

Prezenţa atmosferei explozive

Categoria materialului

Marcajul ATEX

0

G

Permanentă

1

CE ex II  1 G

20

D

CE ex II  1 D  

1

G

Intermitentă

2

CE ex II  2 G

21

D

CE ex II  2 D

2

G

Episodică

3

CE ex II  3 G

22

D

CE ex II  3 D

 

3. În loc de concluzii

Vorba strămoşului: Alea jacta est !

In curând va trebui să luăm măsuri suplimentare cu privire la alegerea noilor echipamente pe care le vom include în astfel de instalaţii.

În acelaşi timp, toate instalaţiile vechi aflate în funcţiune, vor trebui revizuite şi reechipate cu echipamente (ventilatoare, centrale de tratare a aerului etc.) în conformitate cu Directivele CE prezentate.

La ei, intervalul de graţie este 2003-2006.

Poate că la noi se va accepta măcar un cincinal de …4˝ ani !

Rămân optimist, ceea ce vă doresc şi Dumneavoastră.

 

Acknowledgement:  Adresez mulţumirile mele Domnului Ing. Iulian Cârtog pentru materialele documentare puse la dispoziţie.

 

Articol publicat în Revista INSTALATORUL nr. 1 / 2005        

<<< înapoi



* Doctor Inginer în Termo-Hidraulica Instalaţiilor, Expert Tehnic, Verificator de Proiecte, Prof. Univ. Asociat  la UTCB şi UPB, Cercetător Ştiinţific Principal la INCERC - Bucureşti (1970-1994), membru al Asociaţiei Inginerilor de Instalaţii din România (AIIR), membru al Asociaţiei Generale a Frigotehniştilor din România (AGFR), membru al Asociaţiei Americane a Inginerilor din Încălzire, Refrigerare şi Aer Condiţionat-Inc. (ASHRAE). Tel: 0722 363 066. Tel/Fax: 021 232 5145. E-mail: tt@airconditioning.ro. http:\\ www.airconditioning.ro.