Definicje używane w detekcji gazów palnych i ochronie pożarowej

ATEX (fr. ATmosphères EXplosibles) to dyrektywa Unii Europejskiej określająca klasyfikację stref zagrożenia wybuchem oraz wymagania dla produktów stosowanych w strefach zagrożenia wybuchem.

Atmosfera wybuchowa to stężenie substacji palnej w powietrzu, przy którym substancja palna może może ulec zapłonowi i wybuchowi pod wpływem czynnika inicjującego. Atmosfera wybuchowa mieści się między Dolną Granicą Wybuchowości, a Górną Granicą Wybuchowości.

Czynnik inicjujący to potencjalne źródło zapłonu (wybuchu). Dyrektywa ATEX określa 13 potencjalnych czynników inicjujących.

• gorące powietrze
• płomienie i gorące gazy (w tym gorące cząstki)
• iskry wytwarzane mechanicznie
• urządzenia elektryczne
• prądy błądzące oraz katodowa ochrona przed korozją
• elektryczność statyczna (wyładowania snopiaste, stożkowe i z obłoku pyłu)
• uderzenie pioruna
• fale elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej (od 104 Hz do 3 × 1012 Hz)
• fale elektromagnetyczne o częstotliwości (od 3 × 1011 Hz do 3 × 1015 Hz)
• promienie jonizujące
• ultradźwięki
• sprężania adiabatyczne i fale uderzeniowe
• reakcje egzotermiczne, włącznie z samozapaleniem się pyłów

Dolna Granica Wybuchowości - DGW (ang. Lower Explosive Limit - LEL) to stężenie substancji palnej w powietrzu, powyżej którego substancja palna może stworzyć atmosferę wybuchową oraz może ulec zapłonowi i wybuchowi pod wpływem czynnika inicjującego. Precyzyjnie jest to stężeniowa dolna granica wybuchowości. Zgodnie z normą PN-EN ISO/IEC 80079-20-1:2020-03 Atmosfery wybuchowe -- Część 20-1: Właściwości materiałowe dotyczące klasyfikacji gazów i par -- Metody badawcze i dane inną używaną nazwą jest Dolna Granica Palności - DGP (ang. Lower Flammamble Limit - LFL). Dolna Granica Wybuchowości wyrażana jest w % substancji w powietrzu np. dla metanu DGW wynosi 4,4%. Często używaną w detekcji jednostką jest %DGW czyli procent Dolnej Granicy Wybuchowości (Dolna Granica Wybuchowości wynosi 100% DGW. Przykładowo 10% DGW metanu wynosi 0,44% metanu w powietrzu). Zgodnie z normą DGW jest wyznaczona dla warunków normalnych (20^oC, 101,3kPa). Zmiana warunków (temperatura, ilość substancji, energia bodźca inicjującego, ilość tlenu, ciśnienie) może oznaczać inną wartość DGW.

Dolny Punkt Wybuchowości - DPW (ang. Lower Explosive Point - LEP) zgodnie z normą PN-EN 15794:2010 Oznaczanie punktów wybuchowości cieczy palnych to Dolna Temperaturowa Granica Wybuchowości - DTGW (ang. Lower Temperature Flammability Limit - LTFL) czyli temperatura, w której stężenie par cieczy palnej osiąga stężenie Dolnej Granicy Wybuchowości w powietrzu. Dla wielu substancji temperatura DPW jest niższa niż temperatura zapłonu (ang. Flash Point - FP). Różnica ta wynika z przyjętych metod badawczych. Przykładowo dla heksanu dolny punkt wybuchowości (DPW) wynosi -29^oC natomiast temperatura zapłonu (FP) -22^oC. Jest to ważny współczynnik, szczególnie w kontekście określania zagrożenia w dokumentach związanych z oceną zagrożenia wybuchem (OZW), oceną ryzyka wybuchu (ORW) oraz innymi dokumentami ochrony przeciwpożarowej.

Górna Granica Wybuchowości - GGW (ang. Upper Explosive Limit - UEL) to stężenie substancji palnej w powietrzu, powyżej którego substancja palna nie może ulec wybuchowi pod wpływem czynnika inicjującego. Precyzyjnie jest to stężeniowa górna granica wybuchowości. Zgodnie z normą PN-EN ISO/IEC 80079-20-1:2020-03 Atmosfery wybuchowe -- Część 20-1: Właściwości materiałowe dotyczące klasyfikacji gazów i par -- Metody badawcze i dane inną używaną nazwą jest Górna Granica Palności - GGP (ang. Upper Flammamble Limit - LFL). Górna Granica Wybuchowości wyrażana jest w % substancji w powietrzu np. dla metanu DGW wynosi 15%. Zgodnie z normą GGW jest wyznaczona dla warunków normalnych (20^oC, 101,3kPa). Zmiana warunków (temperatura, ilość substancji, energia bodźca inicjującego, ilość tlenu, ciśnienie) może oznaczać inną wartość GGW.

Górny Punkt Wybuchowości - GPW (ang. Upper Explosive Point - LEP) zgodnie z normą PN-EN 15794:2010 Oznaczanie punktów wybuchowości cieczy palnych jest to Górna Temperaturowa Granica Wybuchowości - GTGW (ang. Upper Temperature Flammability Limit - UTFL) czyli temperatura, w której stężenie par cieczy palnej osiąga stężenie Górnej Granicy Wybuchowości w powietrzu.

Graniczna stężenie tlenu - GST (ang. limiting oxygen concentration - LOC lub minimum oxygen concentration MOC) to najwyższe stężenie tlenu w mieszaninie substancji palnej z powietrzem, przy którym nie następuje wybuch. W powietrzu znajduje się się typowo 20,9% tlenu i jest to jego jedyny znaczący składnik biorący udział w procesie spalania. Tlen sprzyja propagacji płomienia lub wybuchu. Ilość tlenu poniżej GST uniemożliwia wygenerowanie wystarczającej ilości ciepła do pożaru i powoduje, że mieszanina staje się niewybuchowa. Parametr ten jest często wykorzystywany przy inertyzacji (redukcji ilości tlenu z pomocą gazu obojętnego w celu uniemożliwienia wybuchu). GST zależy od temperatury, ciśnienia i zastosowanego gazu inercyjnego. Należy pamiętać, że podawane w literaturze wartości GST silnie zależą od wybranej metody badawczej/oznaczania i mogę występować znaczne różnice. Wyznaczanie GST reguluje norma PN-EN 1839:2017-02. Przykładowe GST (źródło: ogólnodostępna literatura):

Substancja palna	Stężenie O2 mol% gaz inertny (N2)	Stężenie O2 mol% gaz inertny (CO2)
Benzyna	~11,8%	~14,5%
Heksan	11,9% - 12,1%	13,0% - 14,5%
Metan	11,1% - 12,0%	13,1% - 14,5%
Propan	10,7% - 11,8%	14,2% - 14,5%
Wodór	4,6% - 5,0%	4,8% - 5,2%

Grupa urządzeń przeciwwybuchowych (wybuchowości) jest to klasyfikacja urządzeń wg ATEX przewidziana do pracy z określonymi rodzajmai zagrożeń.

• GRUPA I - urządzenia przewidziane do pracy w górnictwie
• GRUPA II - urządzenia stosowane przy zagrożeniu wybuchem gazów, oparów lub mgieł
• PODGRUPA II A - grupa propanowa (np. aceton, metanol, etanol, toluen, n-butan, n-heksan)
• PODGRUPA II B - grupa etylenowa (np. etylen, siarkowodór, propanol, eter dietylowy)
• PODGRUPA II C - grupa wodorowa (np. acetylen, wodór, dwusiarczek węgla)
• GRUPA III - urządzenia stosowane przy zagrożeniu wybuchem pyłów
• PODGRUPA III A - palne unoszące się cząstki
• PODGRUPA III B - pył nieprzewodzący
• PODGRUPA III C - pył przewodzący

Klasa temperaturowa to maksymalna temperatura, do której może nagrzać się powierzchnia urządzenia przewidzianego do pracy w danym środowisku. ATEX wyróżnia 6 klasy temperaturowych T1 - T6 określonych w stopniach Celsjusza. Poniżej dopuszczalne temperatury powierzchni w podiale na klasy:

• T1 - 450^oC - temperatura samozapłonu >450^oC
• T2 - 300^oC - temperatura samozapłonu 300-450^oC
• T3 - 200^oC - temperatura samozapłonu 200-300^oC
• T4 - 135^oC - temperatura samozapłonu 135-200^oC
• T5 - 100^oC - temperatura samozapłonu 100-135^oC
• T6 - 85^oC - temperatura samozapłonu 85-100^oC

Minimalna energia zapłonu - MEZ (ang. minimum ignition energy - MIE) to najmniejsza energia wymagana do zapłonu mieszaniny substancji palnej z powietrzem w określonych warunkach. Wyrażana w [mJ].

Minimalny prąd zapalający - współczynnik (ang. minimum igniting current ratio - MIC ratio) oznacza stosunek minimalnego prądu zapalającego mieszaniny do minimalnego prądu zapalającego dla metanu laboratoryjnego. Poniżej wartości zgodnie z normą PN-EN ISO/IEC 80079-20-1:2020-03 Atmosfery wybuchowe -- Część 20-1: Właściwości materiałowe dotyczące klasyfikacji gazów i par -- Metody badawcze i dane

• PODGRUPA II A - grupa propanowa - >0,80
• PODGRUPA II B - grupa etylenowa - 0,45 - 0,80
• PODGRUPA II C - grupa wodorowa - <0,45

Prężność par jest to ciśnienie, przy którym w danej temperaturze, stan gazowy jest w stanie równowagi ze stanem ciekłym (równowaga pomiędzy skraplaniem i parowaniem).

Strefa zagrożenia wybuchem jest to przestrzeń, w której może występować mieszanina substancji palnej z powietrzem (lub utleniaczem) o stężeniu powyżej dolnej i poniżej górnej granicy wybuchowości (atmosfera wybuchowa). Wg dyrektywy ATEX przyjęta jest następująca klasyfikacja stref zagrożenia wybuchem:

• D - gazy, ciecze i ich opary
• 0 - zagrożenie utrzymuje się ciągle i przez długi czas
• 1 - zagrożenie pojawia się sporadycznie i może wystąpić w normalnych warunkach
• 2 - zagrożenie pojawia się rzadko, nie pojawia w warunkach normalnej pracy, a jeżeli się pojawi, to na krótko
• G - pyły palne
• 20 - zagrożenie utrzymuje się ciągle i przez długi czas
• 21 - zagrożenie pojawia się sporadycznie i może wystąpić w normalnych warunkach
• 22 - zagrożenie pojawia się rzadko, nie pojawia w warunkach normalnej pracy, a jeżeli się pojawi, to na krótko

Temperatura samozapłonu - Ts (ang. auto-ignition temperature - AIT) zgodnie z PN-EN ISO/IEC 80079-20-1:2020-03 jest to minimalna temperatura powierzchni, przy której substancja ulegnie samorzutnemu zapłonowi w powietrzu bez dodatkowego czynnika inicjującego.

Temperatura zapłonu - Tz (ang. Flash Point - FP) jest to najniższa temperatura substancji, przy której pary ulegają spaleniu po przyłożeniu źródła zapłonu zgodnie z PN-EN ISO/IEC 80079-20-1:2020-03 Atmosfery wybuchowe -- Część 20-1: Właściwości materiałowe dotyczące klasyfikacji gazów i par -- Metody badawcze i dane. Wiele substancji ma wyższą temperaturę zapłonu (FP) niż temperaturę Dolnego Punktu Wybuchowości (DPW). Różnica ta wynika z przyjętych metod badawczych. Przykładowo dla heksanu dolny punkt wybuchowości (DPW) wynosi -29^oC natomiast temperatura zapłonu (FP) -22^oC. Jest to ważny współczynnik, szczególnie w kontekście określania zagrożenia w dokumentach związanych z oceną zagrożenia wybuchem (OZW), oceną ryzyka wybuchu (ORW) oraz innymi dokumentami ochrony przeciwpożarowej.

Wybuch, eksplozja (ang. explosion) to gwałtowna reakcja rozkładu lub utleniania, powodujący wzrost temperatury lub ciśnienia. Wybuch możliwy jest w określonych warunkach, gdy stężenie substancji palnej występuje w przedziale pomiędzy dolną, a górną granicą wybuchowości. Poniżej uproszczony podział wybuchów:

• Fizyczny
• Chemiczny
• Homogeniczny
• Cieplny
• Fotochemiczny
• Heterogeniczny
• Deflagracja
• Eksplozja
• Detonacja

Wybuch chmury oparów (ang. vapour cloud explosion - VCE) to wybuch powstający przy zapłonie oparów o stężeniu powyżej dolnej i poniżej górnej granicy wybuchowości wewnątrz chmury oparów (powstałej np. z wycieku substancji palnej). Wybuch chmury, pomimo że chmura nie jest ograniczona w przestrzeni zamkniętej, powoduje powstanie fali ciśnieniowej o znacznej sile niszczącej.

Stan prawny na 03.2023
P.T.SIGNAL nie ponosi odpowiedzialności za wykorzystanie powyższych informacji w jakimkolwiek celu i w jakimkolwiek zakresie. Wszelkie interpretacje regulacji prawnych są podane jedynie w celu orientacyjnym i P.T.SIGNAL nie ponosi odpowiedzialności za ich prawidłowość.