Ukryte najsłabsze ogniwo w ATEX

Kiedy mowa o ATEX i odkurzaczach, rozmowa zwykle od razu schodzi na silniki w wykonaniu przeciwwybuchowym, prawidłową klasyfikację stref i poważne decyzje techniczne. Jednak jeden z najważniejszych, a zarazem najczęściej pomijanych elementów dotyczy czegoś znacznie bardziej praktycznego: węży, ssawek i złączy. Nawet w pełni certyfikowany odkurzacz jest bowiem tak bezpieczny, jak podłączone do niego akcesoria. Jeśli wąż nie przewodzi na całej długości albo połączenie uziemiające jest przerwane na luźnym złączu, cały system bezpieczeństwa ATEX zostaje naruszony, a nikt nie musi tego zauważyć.

Jakie wymagania muszą spełniać akcesoria w strefach ATEX?

Czy akcesoria i węże w strefach ATEX podlegają wymaganiom? Tak. Jasnym, mierzalnym i prawnie wiążącym. Akcesoria muszą być zgodne z dyrektywą ATEX 2014/34/UE oraz spełniać wymagania techniczne norm EN 17348:2022, EN 60079-32-1, EN ISO 80079-36/37 i EN 1127-1.^[1]

Nie zagłębiaj się jednak od razu w dyrektywy i normy. Ten artykuł ma dać Ci zrozumienie tego, co wymagania faktycznie oznaczają w codziennej praktyce, a nie tylko na papierze czy w teorii.

Każdego dnia w przestrzeniach zagrożonych wybuchem używane są węże, złącza i ssawki, które nie powinny się tam znaleźć. Nie dlatego, że ktoś chce doprowadzić do wybuchu, ale dlatego, że wiele osób po prostu nie wie, że to właśnie akcesoria zawodzą najczęściej. Nie sam odkurzacz.

Usterki, które widzimy raz za razem

Wiele zestawów na pierwszy rzut oka wygląda poprawnie. Akcesoria są podłączone, węże czarne, a ssawka wygląda profesjonalnie. Dopiero przy bliższym przyjrzeniu się widać usterki, które sprawiają, że sprzęt nie nadaje się do stref ATEX.

Klasycznym przykładem są rury ze stali ocynkowanej, wybierane często ze względu na niższe koszty. Rzeczywiste ryzyko związane z rurami ocynkowanymi w strefach ATEX nie polega na tym, że powłoka cynkowa z czasem staje się krucha, lecz na tym, że cynk pod wpływem silnego uderzenia lub tarcia może wejść w reakcję termitową z rdzą na sąsiednich powierzchniach metalowych. Ta reakcja termitowa, uznana za źródło zapłonu w normie EN 1127-1 i dobrze udokumentowana w literaturze badawczej IChemE,^[8] wytwarza niezwykle energetyczne iskry, wystarczające do zapalenia łatwopalnych par, gazów i obłoków pyłu. To nie jest scenariusz hipotetyczny. Dochodzi do tego w praktyce, gdy akcesoria uderzają o inne elementy metalowe albo gdy twarde cząstki przemieszczają się przez system z dużą prędkością.

Widujemy też ssawki z tworzywa bez właściwości rozpraszających ładunki. Przy zwykłym pyle sprawdzają się bez zarzutu, ale w przestrzeniach zagrożonych wybuchem są wprost niebezpieczne, ponieważ nie potrafią odprowadzać elektryczności statycznej.

Kolejnym typowym źródłem usterek są węże bez ciągłej przewodności elektrycznej. To szczególnie częste w tańszych modelach, w których tylko powierzchnia zewnętrzna została pokryta powłoką antystatyczną, natomiast powierzchnia wewnętrzna, mająca bezpośredni kontakt ze strumieniem pyłu, nie ma żadnych właściwości przewodzących. Efektem jest gromadzenie się ładunku, którego nie da się odprowadzić do uziemienia.

Wreszcie, zdecydowanie zbyt często widzimy złącza bez odpowiedniego przewodu uziemiającego lub punktu pomiarowego. To oznacza, że łańcucha uziemienia nie można udokumentować ani zmierzyć, a w praktyce połączenie jest często przerwane w jednym lub kilku miejscach.

Antystatyczny to nie to samo co bezpieczny

Nierzadko ktoś w dobrej wierze wskazuje na czarny wąż i mówi: „Spokojnie, jest antystatyczny”. Ale to nie to samo co bezpieczny.

Powierzchnia antystatyczna ogranicza gromadzenie się ładunków statycznych, co jednak nie musi oznaczać, że wąż jest przewodzący. A w strefach ATEX liczy się właśnie przewodność: ciągły, przewodzący elektrycznie łańcuch, który skutecznie odprowadza ładunki na całej drodze od ssawki do odkurzacza.

To rozróżnienie nie jest błahe. Wąż antystatyczny jest zwykle wykonany z materiału, który ogranicza gromadzenie się ładunku na powierzchni zewnętrznej dzięki rezystancji powierzchniowej w zakresie rozpraszającym, czyli gdzieś pomiędzy materiałem przewodzącym a izolującym. Wąż przewodzący to coś zupełnie innego. Ma ciągłe, mierzalne połączenie elektryczne od jednego końca do drugiego, zwykle poprzez wtopiony drut lub spiralę z miedzi, i można to zweryfikować multimetrem. Tylko ten drugi spełnia wymagania stref ATEX, ponieważ tylko on może pełnić rolę weryfikowalnego ogniwa w łańcuchu uziemienia.

Właśnie w tym miejscu zawodzi wiele systemów odsysania. Nie dlatego, że ktoś świadomie dokonał złego wyboru, ale dlatego, że rynek jest pełen produktów reklamowanych jako „antystatyczne” lub „odpowiednie do ATEX”, które nie spełniają konkretnych wymagań przewodności elektrycznej określonych w normach EN 17348:2022 i EN 60079-32-1.

Dobór materiałów i jego konsekwencje

Wybór węży i ssawek do środowisk ATEX to nie tylko kwestia średnicy i elastyczności. To przede wszystkim kwestia materiałów oraz tego, jak zachowują się one elektrycznie i mechanicznie.

Węże dostępne są w wielu wariantach: PU (poliuretan), TPE, guma lub kompozyty z wtopionym drutem miedzianym. Solidne rozwiązania mają ciągłą strukturę przewodzącą, poprzez wtopioną spiralę albo sam materiał węża. Kluczowe jest to, aby wąż odprowadzał ładunki na całej swojej długości i aby dało się to udokumentować.

W przypadku rur i ssawek wiele decyzji zapada na podstawie masy lub ceny. Aluminium jest lekkie, stal ocynkowana tania. Jednak w strefach ATEX w większości przypadków preferowanym wyborem jest stal nierdzewna. Cechuje ją niskie ryzyko reakcji termitowej, wysoka wytrzymałość mechaniczna i zachowanie właściwości w czasie. Można też stosować gumę przewodzącą, o ile została przebadana i udokumentowana. Aluminium w pewnych okolicznościach może zainicjować reakcję termitową przy silnym uderzeniu o zardzewiałe powierzchnie stalowe, ponieważ to właśnie aluminium jest głównym paliwem w tym typie reakcji. Rury ocynkowane niosą podobne ryzyko ze względu na powłokę bogatą w cynk. Stal nierdzewna eliminuje oba te scenariusze i dlatego jest standardowym materiałem profesjonalnych akcesoriów ATEX.

Uziemienie w praktyce: jakie są wymagania i co oznaczają liczby?

Odkurzacz z certyfikatem ATEX sam w sobie nie gwarantuje bezpieczeństwa. Liczy się to, czy kompletna instalacja, wraz z wężem, złączami i ssawką, działa jako jeden elektrycznie połączony system, zdolny skutecznie odprowadzać elektryczność statyczną.

Aby zrozumieć wymagania, warto rozróżnić dwie normy z serii EN 60079-32. EN 60079-32-1 to norma o charakterze wytycznych, która ustala zasadnicze wymagania dotyczące kontroli elektryczności statycznej w atmosferach wybuchowych, w tym konkretne zalecane wartości graniczne rezystancji uziemienia.^[6] EN 60079-32-2 to norma metod badań, która opisuje, jak mierzy się te właściwości w praktyce.^[7] Zalecane wartości rezystancji pochodzą więc z części 32-1, a część 32-2 mówi, jak je zweryfikować.

EN 60079-32-1 podaje jako zalecane wymaganie ogólne, że elementy metalowe w strefach ATEX powinny mieć rezystancję względem ziemi nie większą niż 1 MΩ, co odpowiada 10⁶ Ω. To górna granica, przy której element metalowy uznaje się za bezpiecznie uziemiony w większości zastosowań z pyłami palnymi.

EN 17348:2022 uzupełnia to o wymagania produktowe dla odkurzaczy i ich akcesoriów. Norma wymaga, aby cały system, od ssawki po korpus, tworzył ciągły łańcuch elektryczny. Dla części mających bezpośredni kontakt ze strumieniem pyłu, w tym węży i filtrów, norma określa rezystancję poniżej 10⁸ Ω, mierzoną zgodnie z EN 60079-32-2.^[3] Ważne, aby rozumieć te dwie wartości we właściwym kontekście: nie dotyczą tego samego i nie można ich porównywać wprost. 10⁶ Ω to zalecana granica, przy której elementy metalowe uznaje się za skutecznie uziemione, natomiast 10⁸ Ω to górna granica, przy której materiał węża klasyfikuje się jako wystarczająco przewodzący, aby stanowić część systemu i nie działać jak bariera izolacyjna. Oba wymagania muszą być spełnione i razem gwarantują, że łańcuch uziemienia jest nienaruszony na całej drodze od najdalszego punktu ssawki do śruby na korpusie odkurzacza.

W praktyce liczy się zdolność całego systemu do odprowadzania ładunków. Wąż, który sam w sobie spełnia wymaganie EN 17348, w połączeniu ze złączem, które nie domyka się prawidłowo, może uczynić cały system nieskutecznym. I właśnie ten punkt jest najczęściej pomijany.

Aby udokumentować łańcuch uziemienia, trzeba móc zmierzyć rezystancję elektryczną od śruby na korpusie odkurzacza aż po najdalszy punkt akcesoriów. Wymaga to węża przewodzącego na całej długości, kontaktu mechanicznego w złączach oraz widocznego punktu pomiarowego, zwykle śruby na korpusie, do którego można podłączyć multimetr i odczytać rezystancję.

Problem w tym, że łańcuch bywa przerywany przez z pozoru błahe czynniki: złącze, które nie domyka się prawidłowo, nieprawidłowo dokręconą opaskę węża albo niezamocowany przewód uziemiający. Widujemy też rozwiązania, w których złącza przyklejono do węża bez kontaktu elektrycznego między przewodzącą spiralą węża a samym złączem. Sprawia to wrażenie stabilnego, ale w praktyce jest odizolowane.

Ten typ usterki jest niewidoczny dla oka, ale widoczny dla multimetru. I należy go zmierzyć, zanim sprzęt trafi do użytku w strefach ATEX. Oto jak samodzielnie przetestować sprzęt: zmierz rezystancję od śruby na korpusie do ssawki, zapisz wartość i datę w dzienniku, a pomiar powtarzaj po serwisie, czyszczeniu lub wymianie węży.

Nie wystarczy, że węże i akcesoria były idealne w chwili dostawy. Zużycie, osady, drgania i wahania temperatury mogą z czasem zmieniać właściwości elektryczne. Dlatego należy mieć pisemną procedurę SOP, która określa częstotliwość kontroli i sposób dokumentowania wyników. Mierz, dokumentuj i powtarzaj albo wymieniaj akcesoria według stałego harmonogramu.

Czy masz kontrolę nad swoimi akcesoriami ATEX?

Gdy nowy odkurzacz trafia na miejsce, wszystko może wyglądać poprawnie. Wąż jest w zestawie, ssawka pasuje, złącze jest zamontowane. I rzadko to właśnie wtedy pojawiają się usterki. Ujawniają się później, gdy sprzęt pracuje już od tygodni lub miesięcy, a przewodność elektryczna stopniowo pogorszyła się wskutek zużycia, osadów i poluzowanych połączeń.

Najpierw upewnij się, że wąż rzeczywiście jest przewodzący. Nie tylko opisany jako „antystatyczny”, lecz zmierzony i udokumentowany jako przewodzący na całej długości. Wymaga to ciągłej struktury przewodzącej, zwykle z wtopionym drutem miedzianym lub przewodzącym tworzywem. Musisz móc zmierzyć niską rezystancję od dalszego końca węża aż do korpusu odkurzacza.

Następnie sprawdź, czy istnieje kontakt elektryczny między złączem a elementem przewodzącym węża. Wiele złączy jest wklejanych, co może izolować zamiast łączyć. Liczy się to, aby połączenie przewodziło prąd: poprzez tuleję zaciskową, przewodzący kołnierz lub styk metal-metal.

Uwagi wymagają także ssawki i rury. Jak już opisano, stal nierdzewna jest zwykle preferowanym wyborem w strefach ATEX, zarówno pod względem bezpieczeństwa iskrowego, jak i trwałości. Można też stosować gumę przewodzącą, o ile została przebadana i udokumentowana.

I wreszcie: czy masz punkt pomiarowy? Miejsce na korpusie, w którym multimetrem sprawdzisz rezystancję od odkurzacza aż po najdalsze akcesorium? Jeśli nie, brakuje Ci podstawowego narzędzia do monitorowania własnego bezpieczeństwa. A zgodnie z dyrektywą stanowiskową ATEX 1999/92/WE dokumentowanie środków ochrony przed wybuchem nie jest opcjonalne. To wymóg prawny, który musi znaleźć odzwierciedlenie w dokumencie zabezpieczenia przed wybuchem (ang. Explosion Protection Document, EPD) i podlegać aktualizacji przy każdej zmianie sprzętu lub procedur.^[2]

Przykład z praktyki

Rozważ następujący przykład. Operator używa mobilnego odkurzacza ATEX do zbierania palnego pyłu z tworzyw sztucznych. Zestaw jest skonfigurowany prawidłowo: wąż jest przewodzący, z wtopionym drutem miedzianym, złącza są mocno zaciśnięte z metalowym stykiem z wężem, a ssawka wykonana ze stali nierdzewnej. Przewód uziemiający biegnie od korpusu odkurzacza aż do ssawki, a widoczny punkt pomiarowy umożliwia rutynową weryfikację.

W chwili dostawy zmierzona rezystancja wynosi poniżej 10⁴ Ω. Pół roku później odczyt pokazuje 7 × 10⁵ Ω, wciąż w granicach wymagania, ale wyraźnie więcej. Po roku połączenie w jednym ze złączy całkowicie zawodzi i rezystancji nie da się już zmierzyć. Usterka zostaje wykryta, ponieważ firma ma pisemną procedurę SOP nakazującą okresowe kontrole, a wyniki są zapisywane i porównywane w czasie.

Bez tej procedury i bez punktu pomiarowego operator pracowałby jeszcze miesiącami, nie wiedząc, że system nie jest już bezpieczny w rozumieniu ATEX. Odkurzacz był ten sam. Certyfikat był ten sam. Ale sprzęt nie był już zabezpieczony. To ten typ usterki, który jest niewidoczny dla oka, ale widoczny dla multimetru.

EN 17348:2022: punkt zwrotny dla odkurzaczy ATEX

Przez wiele lat dyrektywa ATEX 2014/34/UE była jedynym regulacyjnym punktem odniesienia dla certyfikacji odkurzaczy przemysłowych przeznaczonych do pracy w atmosferach wybuchowych. Dyrektywa definiowała zasadnicze wymagania w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa dla urządzeń i systemów ochronnych w środowiskach wybuchowych, a sposób ich spełnienia w praktyce pozostawał w gestii producentów. W efekcie dwa odkurzacze certyfikowane według tej samej dyrektywy mogły znacząco różnić się konstrukcją i poziomem bezpieczeństwa, czego nie dało się wyczytać z ich certyfikatów.

Wraz z normą EN 17348:2022, która w marcu 2023 roku weszła w życie jako norma zharmonizowana z dyrektywą ATEX, sytuacja zmieniła się zasadniczo.^[3] Po raz pierwszy istnieje europejska norma, która konkretnie i szczegółowo określa, jak odkurzacz do pracy w atmosferach wybuchowych ma być zaprojektowany, skonstruowany, przebadany i oznakowany, wraz ze wszystkimi akcesoriami. Norma nie jest uzupełnieniem dyrektywy ATEX. Jest jej techniczną konkretyzacją.

Jednym z najważniejszych wkładów normy jest koncepcja wewnętrznej strefy ATEX, która klasyfikuje ryzyko wybuchu wewnątrz układu zbierania samego odkurzacza w taki sam sposób, w jaki klasyfikuje się otaczające stanowisko pracy. To fundamentalnie nowy sposób myślenia: odkurzacz nie jest jedynie urządzeniem znajdującym się w strefie ATEX, lecz potencjalnie sam tworzy wewnętrzną strefę wybuchową, a norma wymaga od producentów uwzględnienia tego w konstrukcji. Odkurzacze kategorii 2D muszą zatem radzić sobie z wewnętrzną strefą 21, a najbardziej wymagające modele do wewnętrznej strefy 20 muszą być zbudowane i certyfikowane na odpowiadającym temu poziomie.

EN 17348:2022 wprost obejmuje akcesoria. Węże, złącza, ssawki i filtry stanowią integralną część wymagań normy, a nie dodatek. Ma to szczególne znaczenie dla problemu opisanego w tym artykule: produkt certyfikowany według nowej normy nie może obejmować certyfikatem wyłącznie samej jednostki maszynowej i pozostawiać akcesoriów poza regulacją.

W sierpniu 2024 roku norma została ponadto zharmonizowana z dyrektywą maszynową, stając się głównym technicznym punktem odniesienia zarówno dla dyrektywy ATEX, jak i dyrektywy maszynowej w zakresie odkurzaczy do środowisk wybuchowych. To najspójniejsze ramy regulacyjne dla tego typu sprzętu, jakie kiedykolwiek przyjęto w UE, i po raz pierwszy dają one profesjonalnym kupującym oraz osobom odpowiedzialnym za bezpieczeństwo jasną podstawę do porównań.

Normy i dyrektywy: co właściwie mówią przepisy?

Ten artykuł celowo koncentruje się na praktyce. Bezpieczeństwo ATEX ma jednak oparcie w konkretnych przepisach i normach i warto je znać, nie po to, aby zakopać się w paragrafach, lecz dlatego, że stanowią wspólny język, potrzebny przy stawianiu wymagań dostawcom i dokumentowaniu decyzji.

Dyrektywa ATEX 2014/34/UE reguluje wszystkie urządzenia przeznaczone do użytku w atmosferach wybuchowych, w tym odkurzacze i akcesoria. Definiuje zasadnicze wymagania w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa oraz procedury oceny zgodności i stanowi prawny fundament dla wszystkich urządzeń ATEX na rynku europejskim.^[1]

Dyrektywa stanowiskowa ATEX 1999/92/WE zobowiązuje pracodawców do klasyfikacji przestrzeni zagrożonych wybuchem na strefy, opracowania dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem oraz zapewnienia, że w sklasyfikowanych strefach używany jest właściwy sprzęt. Obowiązek dokumentacji to wymóg prawny, a nie opcjonalna dobra praktyka.^[2]

EN 17348:2022 to zharmonizowana norma produktowa dla odkurzaczy w atmosferach wybuchowych. Jak już opisano, to najbardziej szczegółowe ramy techniczne dla tego sprzętu, jakie kiedykolwiek opublikowano, i wprost obejmują one akcesoria. Zharmonizowana z dyrektywą ATEX od marca 2023 roku, a z dyrektywą maszynową od sierpnia 2024 roku.^[3]

EN 60079-32-1 to norma z wytycznymi dotyczącymi zagrożeń elektrostatycznych w atmosferach wybuchowych. Ustala zalecane wymagania w zakresie kontroli elektryczności statycznej, w tym wartości graniczne rezystancji uziemienia. Stąd pochodzi zalecany limit nie więcej niż 10⁶ Ω dla elementów metalowych.^[6]

EN 60079-32-2 to norma metod badań, powiązana z częścią 32-1. Opisuje dokładnie, jak mierzy się i dokumentuje właściwości elektryczne zdefiniowane w 32-1. Gdy multimetrem sprawdzasz rezystancję w łańcuchu uziemienia, stosujesz właśnie metody z części 32-2.^[7]

EN ISO 80079-36 i 37 definiują wymagania dla urządzeń nieelektrycznych w atmosferach wybuchowych. Te dwie normy są szczególnie istotne, ponieważ określają wymagania dotyczące dokładnie tych akcesoriów, które najczęściej są pomijane: węży, złączy i elementów mechanicznych.^[4]

EN 1127-1 to podstawowa norma dotycząca zapobiegania wybuchom i ochrony przed nimi. Klasyfikuje i opisuje źródła zapłonu, w tym reakcje termitowe i elektryczność statyczną, i stanowi techniczny fundament ocen ryzyka.^[5]

Co robić, gdy coś budzi wątpliwości?

Wąż rzadko jest pierwszą rzeczą, którą się sprawdza. Uwaga zwykle kieruje się na maszynę, filtr lub typ silnika. W rzeczywistości to jednak akcesoria zawodzą najczęściej i to one stanowią największe ryzyko.

Zadaj sobie pytanie: czy mam pisemną procedurę kontroli przewodności i uziemienia? Czy regularnie mierzę system, czy raczej zakładam, że wciąż działa, bo działał w chwili dostawy?

Jeśli masz wątpliwości, zmierz. A jeśli nadal masz wątpliwości, wymień. Nie dlatego, że sprzęt jest na pewno wadliwy, lecz dlatego, że nie możesz już z przekonaniem stwierdzić, że działa tak, jak powinien. Bezpieczeństwo ATEX to nie tylko przepisy. To świadomość i rutyna, która utrzymuje system w bezpiecznym stanie, nie tylko przy uruchomieniu, ale przez cały okres eksploatacji.

Wnioski i kolejne kroki

Strefy ATEX to nie tajemnicze pomieszczenia. To obszary ryzyka, a ryzyko nie znika wraz z etykietą czy oznakowaniem CE. Zostaje wyeliminowane dopiero wtedy, gdy cały łańcuch, od jednostki ssącej po ssawkę, został przemyślany, zweryfikowany i zmontowany z poszanowaniem materiałów, funkcji i odprowadzania ładunków.

Bezpieczeństwo ATEX nie zaczyna się w instrukcji. Zaczyna się w praktyce, gdy dobierasz, używasz i kontrolujesz swój sprzęt. I zaczyna się od dokumentacji: procedury SOP, która gwarantuje, że kontrole faktycznie się odbywają, oraz dziennika pomiarów, który pozwala wychwycić zmiany, zanim będą miały konsekwencje.

Niezależnie od tego, czy masz jedno urządzenie, czy całą linię produkcyjną, chętnie pomożemy Ci opracować plan pomiarów i dobrać właściwe akcesoria ATEX. Skontaktuj się z nami i porozmawiajmy konkretnie o Twoim bezpieczeństwie.