Februari 2021

Zo voorkom je explosies

Bij Atex-kasten zit 'the devil in the details'

Klemmen- en besturingskasten in explosiegevaarlijke omgevingen lijken uiterlijk sterk op reguliere kasten. Maar schijn bedriegt, een Atex-kast bouw je niet zomaar. Extra aandacht vragen onder meer de omkasting, de bekabeling en wartels én de componenten die -in de kast worden toegepast. Ook zijn er bij de plaatsing en het onderhoud verschillende zaken waarmee installateurs rekening moeten houden.

Een explosiegevaarlijke omgeving is een ruimte waarin een explosief mengsel kan ontstaan. Dit betekent dat een bepaald gas of een fijn verdeelde vaste stof zodanig gemengd is met lucht, dat het snel en heftig kan ontbranden: de welbekende explosie. Daarbij zijn de gasexplosies het meest bekend, maar ook stofexplosies in bijvoorbeeld diervoeder- of meelfabrieken komen met enige regelmaat voor.

Beter voorkomen dan genezen

Om mens, materiaal en omgeving te beschermen tegen de gevolgen van een explosie, is decennia geleden de Atex-richtlijn (dus wettelijk verplicht) opgesteld. Daarbij ligt een eerste focus op het voorkomen van een explosie en – wanneer dit niet mogelijk is – het beperken van de gevolgen hiervan. Explosies zijn te voorkomen door ervoor te zorgen dat minimaal een van de drie elementen die nodig zijn voor een explosie ontbreekt. Dit zijn: een brandbaar gas of brandbare stof, zuurstof en een ontstekingsbron. Omdat de brandbare stof en zuurstof veelal niet zijn te voorkomen, richten de maatregelen zich vooral op het voorkomen van een ontstekingsbron. Een klemmen- of besturingskast kan op verschillende manieren een ontstekingsbron zijn. Zo kunnen er elektrische vonken in de kast ontstaan. Verder kan de kast zoveel warmte produceren dat deze tot een explosie leidt. Hetzelfde geldt voor statische elektriciteit. Andries Brakke, specialist explosieveiligheid bij IAB Ingenieurs: ‘Of deze zaken ook daadwerkelijk tot een explosie leiden is afhankelijk van de hoeveelheid energie die vrijkomt. Maar óók van de omgeving. Niet elk gas/lucht of stof/luchtmengsel heeft namelijk evenveel energie nodig om in een explosie te ontaarden. Daarnaast maakt de ATEX- richtlijn onderscheid in verschillende zones. Hoe gevaarlijker de zone, hoe strenger de regels' (zie ook kader).

‘Hoe gevaarlijker de zone, hoe strenger de regels'

Aan de slag

Om te voorkomen dat een klemmen- of besturingskast zelf een ontstekingsbron wordt, zijn er enkele aandachtspunten. Dat is ten eerste de kast zelf. Qua uiterlijk lijken besturingskasten voor Ex-zones op de varianten voor veilige omgevingen, maar hebben toch wezenlijk andere eigenschappen. Ten eerste moeten ze een minimale slagvastheid hebben van 7 J/m². Hiermee zijn ze bestand tegen normaal transport en gebruik waarbij mensen of dingen tegen de kast aan stoten. Verder moet de oppervlakteweerstand laag genoeg zijn om te voorkomen dat zich elektrostatische lading kan opbouwen én moeten de kasten voldoen aan de vereiste IP-beschermingsklasse.

De kast inrichten

Wanneer een installateur een kast moet bouwen en hij kiest voor en speciale Ex-kast, dan voldoen deze kasten automatisch aan de genoemde eisen. Vervolgens moet de kast worden ingericht met verschillende componenten en worden bekabeld. De keuzes die de installateur hier maakt zijn volledig afhankelijk van de zone die de klant aangeeft. Hoe groter het aantal kabels, hoe meer gaten in de wand moeten worden geboord en hoe zwakker de kast wordt. Brakke: ‘In de handleiding van de kast staat daarom hoeveel kabelinvoeren per zijde van de kast zijn toegestaan, hoe de kabelwartels en blindstoppen moeten worden dichtgemaakt en met welk moment zij moeten worden aangedraaid. Ook wordt aangegeven wat de kruip- en luchtwegafstanden moeten zijn, hoeveel geleiders er maximaal in de kast mogen worden aangebracht en wat de minimale afstand tussen de klemmenstroken moet zijn.' Verder is belangrijk om te weten welke stroomsterktes er lopen om de juiste kabel met de juiste aderdiameter te kunnen selecteren. Een te dunne kabel produceert teveel warmte die moet worden opgeteld bij de warmte die alle componenten in de kast produceren. Het totaal van de warmteontwikkeling mag niet te hoog zijn. Tot slot moeten alle verbindingen in de kast van hoge kwaliteit zijn om vonkvorming en extra warmteontwikkeling te voorkomen.

Wartels

Eenzelfde aandacht verdienen de wartels. Ook deze componenten lijken op hun ‘niet-veilige' evenbeeld, maar hebben onder andere een hogere slagvastheid en sterkte. Brakke: ‘Het klinkt logisch dat de afmeting van de wartel moet passen bij de diameter van de kabel, maar de praktijk leert dat een verschil nog wel eens wordt overbrugd door tape of krimpkous. Dat is in een niet-Atex zone al discutabel, maar bij Atex-kasten natuurlijk helemaal uit den boze, omdat hierdoor geen gegarandeerde afdichting is te realiseren.' In het kader van afdichten geldt bovendien dat er gebruik moet worden gemaakt van siliconen afdichtingen in plaats van standaard PU. De laatste veroudert namelijk sneller bij temperatuurwisselingen en wordt hierdoor sneller bros. Dit kan leiden tot een slechte afdichting en het naar binnen komen van vuil of vocht.

Wat is een Ex-zone?

Om het voor medewerkers, apparatuur en omgeving veilig te houden, zijn werkgevers verplicht om zowel binnen- als buitenruimtes te onderzoeken op explosiegevaar. Een explosieve omgeving bestaat wanneer een brandbare stof (gas of stof) zodanig is gemengd met zuurstof, dat er een explosief mengsel ontstaat. De kans dat zo'n explosief mengsel ontstaat én het aantal uren per jaar dat het bestaat, bepaalt de zone.

zone	gevarenbron	tijd [% bedrijfsduur]
0, 20	continu	> 10 %
1, 21	regelmatig	1 – 10 %
2, 22	zelden	< 0,1 %

Tabel 1. Atex-zones.

In tabel 1 is aangegeven welke zones er bestaan. De zones 0, 1 en 2 worden gebruikt om omgevingen aan te duiden waar een explosie kan ontstaan door een gas. De zones 20, 21 en 22 horen bij omgevingen waar een stofexplosie kan optreden. Bij dit laatste valt te denken aan meelfabrieken, bulkoverslag, drukkerijen met poederinkt en alle andere omgevingen waar fijn verdeelde stoffen of poeders worden verwerkt. Zone 0 en 20 zijn de meest gevaarlijke omdat hier continu een explosief mengsel aanwezig is en dat gedurende meer dan 10 procent van de bedrijfsduur.

Certificering

Wanneer alle componenten in de kast zijn gemonteerd en de verbindingen tot stand zijn gebracht, moet de kast worden gecertificeerd. Hiermee toont de fabrikant - de kastenbouwer dus - aan dat de kast aan de wet- en regelgeving voldoet. Voor een zone 2 of 22 mag de samensteller zelf de certificering uitvoeren. Dit betekent dat hij uiteenlopende aspecten controleert conform de eisen van de gebruiksaanwijzing, de wet- en regelgeving, de geharmoniseerde normen voor de beschermingswijze (bijvoorbeeld Ex e) en tevens een technisch dossier en gebruiksaanwijzing opstelt. Vervolgens mag hij met een typeplaatje de ‘Atex en Ex-markering' op de kast aanbrengen en een EU-conformiteitsverklaring opstellen. Brakke: ‘Voor zone 1 moet de kast extra worden beoordeeld door een externe, onafhankelijke partij, ofwel een ‘Notified Body', bijvoorbeeld Dekra. De certificering is voor een eerste keer natuurlijk veel werk, maar heb je dit een keer gedaan, dan kun je bij een volgende opdracht veel zaken opnieuw gebruiken.'

Installatie en onderhoud

Zodra de kast is gecertificeerd kan deze op de juiste plaats worden opgehangen of neergezet. Brakke: ‘Maak daarbij gebruik van Ex- gereedschap dat geen vonken veroorzaakt. Verder is het verstandig om bij installatie te ‘dezoneren'. Dit betekent dat je de zone tijdelijk opheft, door ervoor te zorgen dat er geen brandbare gassen of stoffen vrij kunnen komen en er dus ook geen explosiegevaarlijk mengsel kan ontstaan. Na het aansluiten van de kast moet hij voor ingebruikname worden geïnspecteerd volgens IEC 60079-17, waarbij de inspecteur alle details nogmaals naloopt en daarbij ook de bijbehorende metingen uitvoert.' ‘Let bij onderhoud bovendien op dat de kast niet ‘wezenlijk verandert'. Wanneer je bijvoorbeeld componenten bijplaatst of vervangt door niet gelijkwaardige componenten, dan moet de kast volledig opnieuw worden gecertificeerd. Die extra kabel kan immers de warmteontwikkeling in de kast té veel beïnvloeden en de extra of andere component produceert misschien wel meer warmte dan is toegestaan. Blijf wat dat betreft altijd het gezonde verstand gebruiken, want geloof me: je wilt niet verantwoordelijk zijn voor de gevolgen van een explosie.'

Tekst: Marjolein de Wit - Blok
Fotografie: Jan Nuboer