W strefach zagrożenia wybuchem 2G wybór technologii do ekstrakcji medium procesowego nie zależy wyłącznie od efektywności instalacji. Jest to przede wszystkim kwestia bezpieczeństwa procesu, ograniczenia potencjalnych źródeł zapłonu oraz zgodności z wymaganiami dyrektywy ATEX i norm PN-EN ISO 80079.
Dlatego w aplikacjach gazowych coraz większą przewagę uzyskują systemy pneumatyczne oparte na technologii Venturiego, które ograniczają ryzyko wynikające z obecności komponentów elektrycznych w strefie EX.
Ekstrakcja medium procesowego w strefach EX
Środowiska zagrożone wybuchem i wymagania procesowe
W zakładach przemysłu chemicznego, petrochemicznego, spożywczego czy farmaceutycznego proces technologiczny bardzo często odbywa się w obecności substancji łatwopalnych. Opary rozpuszczalników, alkoholi, heksanu oraz innych lotnych związków organicznych mogą tworzyć atmosferę wybuchową klasyfikowaną jako strefa 2G zgodnie z dyrektywą ATEX.
W takich warunkach wszystkie instalacje odpowiedzialne za:
- ekstrakcję medium procesowego,
- odbiór pyłów,
- transport pneumatyczny materiałów,
- systemy wysokiego podciśnienia,
muszą zostać przeanalizowane pod kątem potencjalnych źródeł zapłonu.
Jednocześnie należy uwzględnić:
- urządzenia elektryczne,
- temperatury powierzchni,
- zjawiska elektrostatyczne,
- tarcie,
- uszkodzenia mechaniczne,
- wpływ medium procesowego na bezpieczeństwo całego układu.
Ryzyko zapłonu w instalacjach przemysłowych
Dlaczego eliminacja źródeł zapłonu ma znaczenie?
W praktyce w aplikacjach z obecnością lotnych rozpuszczalników nawet krótkotrwałe przegrzanie komponentu elektrycznego może stanowić potencjalne źródło zapłonu.
Dlatego już na etapie projektowania kluczowe znaczenie ma wybór technologii ograniczającej ryzyko u źródła.
Co istotne, w środowiskach EX bezpieczeństwo instalacji nie powinno opierać się wyłącznie na dodatkowych zabezpieczeniach. Znacznie skuteczniejszym podejściem jest konstrukcyjne eliminowanie potencjalnych źródeł zapłonu jeszcze na etapie koncepcji technicznej systemu.
PN-EN ISO 80079 i urządzenia nieelektryczne
Wymagania norm dla instalacji EX
Podstawowym dokumentem regulującym projektowanie urządzeń nieelektrycznych przeznaczonych do pracy w atmosferach wybuchowych jest norma PN-EN ISO 80079-36 „Atmosfery wybuchowe — Urządzenia nieelektryczne do atmosfer wybuchowych — Metodyka i wymagania”.
Norma określa konieczność:
- identyfikacji potencjalnych źródeł zapłonu,
- oceny ryzyka,
- analizy warunków pracy,
- analizy charakterystyki medium,
- uwzględnienia możliwych scenariuszy awarii.
W przypadku klasycznych systemów elektrycznych oznacza to stosowanie:
- certyfikowanych silników Ex,
- zabezpieczeń temperaturowych,
- monitoringu pracy,
- odpowiednich obudów przeciwwybuchowych.
W rezultacie instalacja staje się bardziej złożona, a wymagania serwisowe i koszty utrzymania ruchu znacząco rosną.
Typowe problemy systemów elektrycznych w środowisku EX
Wyzwania eksploatacyjne i utrzymanie ruchu
Klasyczne jednostki elektryczne wymagają bardzo starannego doboru oraz regularnego monitorowania parametrów pracy w aplikacjach przemysłowych działających w środowisku zagrożonym wybuchem.
Największe wyzwania eksploatacyjne dotyczą:
- monitorowania temperatury pracy napędu,
- kontroli stanu łożysk i elementów wirujących,
- utrzymania szczelności obudów Ex,
- regularnych przeglądów komponentów elektrycznych,
- ograniczania ryzyka przeciążenia jednostki.
W środowiskach produkcyjnych pracujących w trybie ciągłym nawet krótkotrwały przestój instalacji może generować istotne koszty operacyjne.
Dlatego uproszczenie infrastruktury oraz ograniczenie liczby elementów wymagających serwisowania często przekłada się bezpośrednio na większą stabilność procesu technologicznego.
Technologia Venturi — bezpieczeństwo wynikające z konstrukcji
Jak działa system Venturi?
Systemy ekstrakcji oparte na zwężce Venturiego wykorzystują energię sprężonego powietrza do generowania podciśnienia transportowego.
Sprężone powietrze przepływa przez zwężkę o zmniejszonym przekroju, co powoduje wzrost prędkości przepływu i wytworzenie podciśnienia zdolnego do transportu medium procesowego.
Dlaczego technologia Venturi ogranicza ryzyko?
Kluczową przewagą technologii Venturiego w środowiskach EX jest brak klasycznych komponentów napędowych odpowiedzialnych za powstawanie potencjalnych źródeł zapłonu.
System nie posiada:
- silnika elektrycznego,
- szczotek,
- komutatorów,
- wirujących przekładni mechanicznych.
Dzięki temu ograniczone zostaje ryzyko:
- iskrzenia,
- przegrzewania,
- zużycia eksploatacyjnego podczas pracy ciągłej.
Dlaczego systemy pneumatyczne są preferowane w środowiskach EX?
Korzyści technologii Venturi
W wielu aplikacjach przemysłowych systemy pneumatyczne umożliwiają całkowite wyeliminowanie komponentów elektrycznych ze strefy zagrożenia wybuchem.
Ma to istotne znaczenie zarówno dla bezpieczeństwa procesu, jak i późniejszej eksploatacji instalacji.
Technologia Venturi bardzo dobrze sprawdza się również w aplikacjach:
- wysokiego zapylenia,
- pracy ciągłej 24/7,
- transportu agresywnych mediów,
- transportu materiałów łatwopalnych.
Najważniejsze korzyści:
- ograniczenie ryzyka zapłonu,
- uproszczenie infrastruktury instalacyjnej,
- zmniejszenie wymagań serwisowych,
- wyższa niezawodność procesu,
- ograniczenie przestojów produkcyjnych.
Dlaczego uproszczenie instalacji ma znaczenie?
Prostota systemu a niezawodność procesu
W środowiskach przemysłowych o wysokim rygorze bezpieczeństwa niezawodność instalacji bardzo często zależy od liczby komponentów pracujących w procesie.
Im bardziej rozbudowany układ, tym większe ryzyko:
- awarii,
- przestojów,
- problemów eksploatacyjnych.
Dlatego w aplikacjach pracujących w środowisku EX szczególne znaczenie ma upraszczanie infrastruktury technologicznej oraz ograniczanie liczby urządzeń wymagających regularnej kontroli i serwisowania.
Systemy pneumatyczne oparte na technologii Venturi pozwalają wyeliminować część komponentów elektrycznych ze strefy zagrożenia wybuchem. Dzięki temu możliwe jest uproszczenie architektury instalacji oraz ograniczenie liczby potencjalnych źródeł zapłonu.
Dobór technologii do aplikacji przemysłowej
Kiedy warto zastosować technologię Venturi?
Dobór technologii powinien uwzględniać:
- charakter medium,
- wymaganą wydajność transportu,
- długość instalacji,
- warunki procesowe,
- dostępność sprężonego powietrza,
- wymagania bezpieczeństwa procesowego.
W praktyce technologia Venturi bardzo często okazuje się rozwiązaniem bezpieczniejszym i bardziej niezawodnym w środowiskach:
- wysokiego ryzyka zapłonu,
- obecności lotnych substancji palnych,
- rygorystycznych wymagań ATEX.
Przykład zastosowania — przemysł olejowy
Instalacja dla środowiska z obecnością heksanu
Jedna z realizacji dla zakładu przetwórstwa nasion oleistych wymagała zaprojektowania systemu ekstrakcji medium procesowego pracującego w bezpośrednim sąsiedztwie oparów heksanu.
Projekt wymagał:
- ograniczenia liczby potencjalnych źródeł zapłonu,
- zachowania pracy ciągłej,
- uproszczenia infrastruktury,
- ograniczenia wymagań serwisowych.
Ostatecznie zastosowano instalację wysokiego podciśnienia opartą na technologii Venturi.
Rozwiązanie pozwoliło:
- uprościć instalację,
- ograniczyć ryzyko zapłonu,
- zapewnić stabilną pracę systemu,
- zmniejszyć wymagania eksploatacyjne.
Podsumowanie
Bezpieczeństwo poprzez eliminację ryzyka
W środowiskach zagrożonych wybuchem bezpieczeństwo instalacji nie powinno opierać się wyłącznie na zabezpieczaniu potencjalnych źródeł zapłonu.
Znacznie skuteczniejszym podejściem jest ich konstrukcyjne eliminowanie już na etapie projektowania systemu.
Dlatego instalacje wysokiego podciśnienia oparte na technologii Venturi znajdują coraz szersze zastosowanie w:
- przemyśle chemicznym,
- petrochemii,
- przemyśle spożywczym,
- farmacji,
- systemach transportu pneumatycznego materiałów łatwopalnych.
To rozwiązania projektowane nie tylko pod kątem wydajności procesu, ale przede wszystkim bezpieczeństwa eksploatacji w środowiskach EX.