Toz grupları IIIA, IIIB ve IIIC: yanıcı uçuşan lifler, iletken olmayan ve iletken tozlar

Patlayıcı toz ortamlarına yönelik ekipman Grup III'e girer ve bu grup toz türüne göre üç alt gruba ayrılır. IIIA, yanıcı uçuşan lifler (combustible flyings) içindir: lifler dahil, 500 µm'den büyük katı parçacıklar. IIIB, iletken olmayan toz içindir: elektriksel özdirenci 10³ Ω·m'nin üzerinde olan, 500 µm veya daha küçük yanıcı parçacıklar. IIIC, iletken toz içindir: özdirenci 10³ Ω·m veya daha düşük olan, 500 µm veya daha küçük yanıcı parçacıklar; tüm metal tozları bu gruba girer. Alt grup, örneğin Ex tb IIIC T85 °C Db şeklinde Ex işaretinin bir parçasıdır ve hiyerarşi tek yönlüdür: IIIC ekipman üç alt grubun tamamı için, IIIB ekipman IIIB ve IIIA için, IIIA ekipman ise yalnızca uçuşan lifler için uygundur.

Bu yazı alt grupların neye dayandığını açıklar, her biri için tipik malzemeleri verir, özdirencin nasıl belirlendiğini gösterir, iletken tozun neden en zorlu durum olduğunu ve alt grubun işaretlemeyi, IP derecelerini ve ekipman seçimini nasıl etkilediğini anlatır.

Temel noktalar

• Toz alt grupları, tozun ne kadar kolay tutuştuğuna veya ne kadar şiddetli patladığına değil, parçacık boyutuna ve elektriksel özdirence dayanır. Tutuşma hassasiyeti ayrıca, maksimum yüzey sıcaklığı ve diğer önlemlerle ele alınır.
• IIIA: pamuk, jüt, sisal ve diğer lifler gibi 500 µm'den büyük yanıcı uçuşan lifler. IIIB: un, şeker, nişasta, ahşap, çoğu plastik ve birçok kimyasal gibi iletken olmayan tozlar. IIIC: tüm metal tozları dahil iletken tozlar.
• 10³ Ω·m sınırı, ISO/IEC 80079-20-2'deki özdirenç testiyle ölçülür. Metal tozları her zaman iletken kabul edilir, çünkü özdirençlerini yüksek tutması için yüzeydeki oksit tabakasına güvenilemez.
• İletken toz en zorlu durumdur, çünkü tutuşmanın yanı sıra muhafazanın içine girerek gerilimli parçalar arasında iletken yollar oluşturabilir; bu da kaçak akımlara, yüzeysel kaçak izine (tracking), kısa devrelere ve kıvılcımlara yol açar.
• Muhafaza ile koruma t için IIIC'de her seviyede (ta, tb ve tc) toz geçirmez IP6X gerekir; buna karşılık IIIB, tc seviyesinde IP5X'i, IIIA ise tb ve tc seviyelerinde IP5X'i kabul eder.
• Alt gruplar, eski IEC 61241 serisinin toz gereklilikleri IEC 60079 serisine aktarıldığında, Avrupa genel gereklilikler standardının 2009 baskısına girdi. Eski toz ekipmanında hiç alt grup bulunmayabilir.

Tozun neden alt grupları var

IIA, IIB ve IIC gaz alt grupları gazın kendisini tanımlar: alevinin dar bir aralıktan ne kadar kolay geçtiğini ve ne kadar az elektrik enerjisinin onu tutuşturduğunu. Toz alt grupları ise farklı bir soruyu cevaplar: toz ekipmanla nasıl etkileşir?

• Parçacık boyutu, malzemenin aralıklara ve birleşim yerlerine ne kadar kolay girdiğini belirler. Lifler ve iri uçuşan parçacıklar tozdan korumalı bir muhafaza tarafından durdurulur; ince toz her zaman durdurulamaz.
• Elektriksel özdirenç, toz içeri girdikten sonra ne yapacağını belirler. İletken olmayan bir toz birikintisi yalıtır; iletken bir birikinti ise farklı potansiyeldeki parçalar arasında akım taşıyabilir.

Minimum tutuşma sıcaklıkları, minimum tutuşma enerjisi ve Kst gibi tozun patlama özellikleri bilinçli olarak alt grubun parçası yapılmamıştır. Bunlar ekipman üzerinde işaretlenen maksimum yüzey sıcaklığı, kurulum kuralları ve patlamadan korunma önlemleriyle ele alınır. Bu nedenle bazı selüloz veya ahşap tozları gibi güçlü patlayan St 2 sınıfı bir toz IIIB iken, zayıf patlayan bir metal tozu yine de IIIC'dir.

Üç alt grubun tanımı

IIIA: yanıcı uçuşan lifler

Uçuşan lifler, IEC anlamında "toz" sayılamayacak kadar büyük olan, ancak havada asılı kaldıklarında yine de hızla yanabilen ve patlayıcı karışımlar oluşturabilen lifler ve diğer yanıcı parçacıklardır. Tekstil fabrikalarında, çırçır tesislerinde, keten ve jüt işlemede, halat üretiminde ve bazı ahşap işleme ve kağıt proseslerinde tipiktir. Büyük boyutları nedeniyle küçük aralıklara kolayca giremezler; bu yüzden IIIA ekipman, aynı koruma seviyesindeki IIIB veya IIIC ekipmana göre daha az toz sızdırmazlığı gerektirir.

Uçuşan liflere çoğu zaman ince toz eşlik eder. Lif işleme kısa lifler ve kırıntılar üretir; filtrelerde ve çıkıntılarda toplanan malzeme üründen çok daha ince olabilir. Önemli miktarda ince kısım bulunuyorsa toz IIIB (veya IIIC) olarak değerlendirilmelidir ve IIIA ekipman artık yeterli değildir. ISO/IEC 80079-20-2, lifli bir malzemenin yanıcı uçuşan lif gibi davranıp davranmadığına karar vermek için ön eleme yöntemleri içerir.

IIIB: iletken olmayan toz

Yanıcı tozların çoğu iletken değildir: neredeyse tüm gıda, tarım, ahşap, plastik ve organik kimyasal tozları bu gruptadır. Özdirençleri normalde 10³ Ω·m'nin çok üzerindedir. Bu nedenle IIIB, gıda, yem, ahşap, plastik, ilaç ve kimya sektörlerindeki toz uygulamalarının çoğunun alt grubudur.

İletken olmamak, elektriksel olarak zararsız olmak anlamına gelmez. İletken olmayan toz birikintileri elektrostatik yük tutabilir, sıcak ekipman üzerindeki yalıtkan tabakalar aşırı ısınmaya yol açar ve nem, bazı higroskopik tozların özdirencini düşürebilir. Bu etkiler alt grupla değil, başka gerekliliklerle ele alınır.

IIIC: iletken toz

Uluslararası Elektroteknik Sözlük, iletken tozu özdirenci 10³ Ω·m veya daha düşük olan yanıcı toz olarak tanımlar ve metal tozlarının iletken sayıldığını ekler, çünkü özdirençlerini sürekli olarak bu değerin üzerinde tutması için yüzey oksidasyonuna güvenilemez. Alüminyum, magnezyum veya demir tozunu IIIC olarak sınıflandırmak için özdirenç testi gerekmez.

Karbonca zengin tozlar gri alandır. Bazı karbon siyahı, grafit, kok ve benzeri malzeme türlerinin özdirenci düşüktür ve IIIC'dir; diğerleri değildir. Kararı tozun adı değil, gerçek tozun ölçülen özdirenci verir.

Toz özdirenci nasıl belirlenir

Özdirenç testi, ISO/IEC 80079-20-2'de toplanan yanıcı toz test yöntemlerinden biridir ve önceki IEC 61241-2-2 yönteminin yerini almıştır. Prensip olarak, belirli geometrideki bir test hücresi tozla doldurulur, iki elektrot arasına gerilim uygulanır ve oluşan akım ölçülür. Özdirenç; ölçülen direnç, elektrot alanı ve elektrot aralığından hesaplanır:

özdirenç (Ω·m) = direnç (Ω) × elektrot alanı (m²) / elektrot aralığı (m)

Pratik noktalar:

• Tozu tesiste bulunduğu haliyle test edin, özellikle inceliği ve nemi açısından. Nem ve sıkışma ölçülen özdirenci düşürebilir; sınıra yakın metal olmayan tozlar için daha zorlu alt grubu kullanmak ihtiyatlı bir yaklaşımdır.
• Karışımlar uygulamada en zorlu bileşeni izler. Alüminyum pul içeren bir toz boya veya önemli miktarda metal ya da karbon siyahı içeren bir plastik toz, testler aksini göstermedikçe IIIC olarak ele alınmalıdır.
• Test yalnızca alt grup sorusunu cevaplar. Toz patlama parametreleri yazısında anlatılan patlayabilirlik, tutuşma sıcaklığı ve MIE testlerinin yerini tutmaz.

İletken toz neden en zorlu durumdur

İçeri giriş ve iletken köprüler

Her muhafazada, özellikle muhafaza ısınıp soğurken "nefes aldığında", çok ince tozun içeri sızabileceği birleşim yerleri, contalar, mil keçeleri ve kablo girişleri bulunur. İçerideki az miktarda iletken olmayan toz esas olarak bir ısıl ve yangın sorunudur. İçerideki az miktarda iletken toz ise elektriksel bir sorundur: klemensler arasına, devre kartındaki yollar arasına veya yalıtkan yüzeylerin üzerine çökebilir ve akım için bir yol oluşturabilir. Sonuç kaçak akımlar, yalıtım üzerinde yüzeysel kaçak izi, kısa devreler ve muhafaza içinde kıvılcımlar olabilir; yani koruma yönteminin önlemesi gereken şeylerin ta kendisi.

Muhafaza ile koruma "t" için IP gereklilikleri

Fark en açık şekilde, muhafazanın kendisinin koruma olduğu muhafaza ile korumada (Ex t, IEC 60079-31) görülür. IEC 60529, IP5X'i tozdan korumalı (tozun girişi tamamen önlenmez, ancak güvenli çalışmayı etkileyecek miktarda giremez), IP6X'i ise toz geçirmez (toz girişi yok) olarak tanımlar.

Bu yazının kilit noktası en alt satırdır: iletken tozda en düşük koruma seviyesi bile toz geçirmez muhafaza gerektirir. IP5X muhafazalı ve Ex tc IIIB T80 °C Dc işaretli bir aydınlatma armatürü, un tozu bulunan Bölge 22'de kabul edilebilir, ancak alüminyum tozu bulunan Bölge 22'de kabul edilemez.

Diğer koruma yöntemleri

Alt grup Ex t dışında da önemlidir. Kendinden emniyet standardı IEC 60079-11, ayırma mesafelerini bunları tozdan koruyan muhafazayla ilişkilendirir; 2023 baskısı da ayırma mesafeleri IP5X muhafazaya dayanan IIIC ekipman için muhafaza gerekliliklerini netleştirmiştir. Kapsülleme, basınçlandırma ve Grup III için kullanılan diğer koruma yöntemleri de işaretlerinde alt grubu taşır ve sertifika, ekipmanın hangi toz için değerlendirildiğini belirtir.

Kurulum, muayene ve bakım

IIIC alanlarında kurulu ekipmanın toz sızdırmazlığı yalnızca sertifikalandırmada değil, her gün güvenlik açısından kritiktir. Hasarlı contalar, eksik bir körleme tapası, kablo üzerinde sızdırmazlık sağlamayan bir kablo rakoru veya bakımdan sonra gevşek bırakılmış bir kapak, IP6X bir muhafazayı iletken toz için bir geçiş yoluna dönüştürebilir. IEC 60079-17'ye göre muayene bu noktaları kontrol eder; bakımda da IIIC alanındaki bir muhafazanın içinde bulunan her türlü toz, araştırılması gereken bir bulgu olarak ele alınmalıdır.

Metal tozları çoğu zaman alt grubun parçası olmayan, ancak onunla birlikte görülme eğiliminde olan başka tehlikeler de getirir: çok yüksek patlama şiddeti (ince alüminyum tozları çoğunlukla St 3'tür), yüksek alev sıcaklıkları ve bazı durumlarda su ile reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarma.

Alt gruba göre işaretleme ve ekipman seçimi

İşarette alt grubun okunması

Toz ekipmanı, gaz sıcaklık sınıfı yerine santigrat derece cinsinden bir maksimum yüzey sıcaklığıyla işaretlenir. Kalın tabakalar içinde kurulum için değerlendirilmiş bazı ekipmanlar, belirli bir tabaka kalınlığı için de bir sıcaklık taşır; örneğin 500 mm'lik tabaka için bir değer. 2026'da yayımlanan IEC 60079-0'ın sekizinci baskısı, ortam sıcaklığı aralığının her durumda işaretlenmesini ister.

Avrupa işaretindeki iki farklı "grup"a dikkat edin: II 2D içindeki II ATEX ekipman grubudur (madenler dışındaki her şey), IIIC ise IEC toz alt grubudur. Her ikisi de kendi sisteminde doğrudur; bkz. Ekipman grupları I, II ve III.

Alt gruplar ortaya çıkmadan önce eski IEC 61241 serisine göre sertifikalandırılmış toz ekipmanı, örneğin Ex tD A21 IP65 T80°C gibi IIIA, IIIB veya IIIC içermeyen işaretler taşır. Bu tür ekipmanda toz sızdırmazlığını IP kodu gösterir; iletken toza uygunluk da buna (IP6X) ve sertifikaya bakılarak değerlendirilmelidir.

Hangi alt grup kabul edilebilir?

Alt grup dört kontrolden biridir; diğerleri bölgenin gerektirdiği EPL, tozun tutuşma sıcaklıklarından türetilen maksimum yüzey sıcaklığı ve ortam sıcaklığı aralığıdır. Bkz. Toz bölgeleri 20, 21 ve 22 ve Toz için yüzey sıcaklığı sınırları.

Hesap örneği: tek tesis, üç toz

Bir fabrika bir salonda pamuk ipliği eğirip dokuyor, başka bir salonda bir fırıncılık ürün hattı için buğday unu öğütüyor, üçüncü bir salonda da bitmiş parçalara alüminyum pigmentli toz boya uyguluyor.

Ek maliyet genellikle küçük olduğundan ve bakım sırasında IIIB bir ekipmanın IIIC alana takılması riskini ortadan kaldırdığından, birçok işletme tüm tesiste IIIC ekipmanı standart olarak kullanır. Yüzey sıcaklığı sınırının yine de her toz için kontrol edilmesi gerekir.

IEC alt grupları ve Kuzey Amerika grupları

Kuzey Amerika uygulamasında toz için iki sistem kullanılır. NEC Madde 500'deki Class ve Division sistemi tozları Class II altında Group E (metal tozları), F (karbonlu tozlar) ve G (un, tahıl, ahşap ve plastik gibi diğer tozlar) olarak gruplandırır; lifler ve uçuşan parçacıklar Class III'tedir. NEC Madde 506'daki bölge sistemi IIIA, IIIB ve IIIC'yi kullanır ve bilgilendirici notlarında IIIC'yi Group E ile, IIIB'yi Group F ve G ile, IIIA'yı da Class III ile eşdeğer tutar.

Dolayısıyla tanımlar aynı değildir. NEC Madde 506'da IIIC malzemeye göre (yanıcı metal tozu) tanımlanırken IEC özdirenci kullanır. İletken bir karbonlu toz IEC kurallarına göre IIIC, NEC bölge sistemine göre ise IIIB (Group F) olabilir. Ekipman, tesisata uygulanan sisteme göre seçilmelidir; bkz. Bölge ve Division karşılaştırması.

Sık yapılan hatalar

• Bir toz "organik göründüğü" için IIIB varsaymak. Pigmentler, dolgu maddeleri ve katkılar bir karışımı iletken yapabilir. Bileşimi ve sınıra yakın durumlarda ölçülen özdirenci kontrol edin.
• Metal tozunu test sonucuna göre sınıflandırmak. Metal tozları tanım gereği IIIC'dir; bir numunede yüksek özdirenç olarak ölçülen oksit filmi, IIIB için güvenilir bir dayanak değildir.
• Liflerin ince toz saldığı yerlerde IIIA ekipman kullanmak. Hav ve filtre tozu çoğu zaman IIIB olacak kadar incedir.
• II 2D içindeki II'yi toz grubu olarak okumak. Bu, ATEX ekipman grubudur. Toz alt grubu, işaretin IEC kısmındaki IIIA, IIIB veya IIIC'dir.
• Alt grubun patlama şiddetini yansıttığını düşünmek. St sınıfı, MIE ve tutuşma sıcaklıkları ayrı özelliklerdir; alt grup parçacık boyutu ve iletkenlikle ilgilidir.
• IP6X'in bakımdan sonra da korunması gerektiğini unutmak. IIIC alanında açık bir giriş, aşınmış bir conta veya gevşek bir kapak, alt grubun var olma nedenini boşa çıkarır.

Sık sorulan sorular

IIIA, IIIB ve IIIC arasındaki fark nedir?

IIIA, yanıcı uçuşan lifleri, yani 500 µm'den büyük lifleri ve parçacıkları kapsar. IIIB, özdirenci 10³ Ω·m'nin üzerinde olan, 500 µm veya daha küçük iletken olmayan yanıcı tozu kapsar. IIIC, tüm metal tozları dahil, özdirenci 10³ Ω·m veya daha düşük olan, 500 µm veya daha küçük iletken yanıcı tozu kapsar.

IIIC ekipman IIIB toz için kullanılabilir mi?

Evet. IIIC en zorlu alt gruptur, dolayısıyla IIIC ekipman IIIC, IIIB ve IIIA tozları için uygundur. IIIB ekipman IIIB ve IIIA için kullanılabilir, ancak iletken toz için asla kullanılamaz. EPL, maksimum yüzey sıcaklığı ve ortam sıcaklığı aralığı yine de kontrol edilmelidir.

Kömür tozu IIIB mi, IIIC mi?

Bu, gerçek tozun ölçülen özdirencine bağlıdır ve özdirenç kömürün türüne ve işlenme şekline göre değişir. Karbonca zengin malzemeler iletken olmayandan iletkene kadar uzanır; bazı kok, karbon siyahı ve grafit türleri iletkendir. Test verisi yoksa IIIC ekipman kullanın veya özdirenci ölçtürün.

İletken toz neden IP6X gerektirir?

Bir muhafazaya giren iletken toz, klemensler ve gerilimli parçalar arasında akım yolları oluşturarak yüzeysel kaçak izine, kısa devrelere ve kıvılcımlara neden olabilir. IP5X muhafaza içeri girişi sınırlar ama önlemez; bu nedenle iletken tozda muhafaza ile koruma, Bölge 22 için tc dahil her koruma seviyesinde toz geçirmez IP6X gerektirir.

Alüminyum tozu her zaman IIIC midir?

Evet. Alüminyum ve diğer metal tozları iletken sayılır, çünkü özdirenci 10³ Ω·m'nin üzerinde tutması için yüzey oksidine güvenilemez. İnce alüminyum tozları aynı zamanda en şiddetli patlayan tozlar arasındadır; bu nedenle alan genellikle güçlü patlamadan korunma önlemleri de gerektirir.

excodex'te ilgili yazılar

• Ekipman grupları I, II ve III: madencilik, gaz ve toz
• Muhafaza ile toz tutuşma koruması (Ex t): ta, tb ve tc
• Toz bölgeleri 20, 21 ve 22: pratik örneklerle
• Ex işareti nasıl okunur: II 2 G Ex db IIC T4 Gb adım adım
• Toz patlama parametreleri: Kst, Pmax, St sınıfları, MIE ve minimum tutuşma sıcaklıkları
• Araçlar ve sayfalar: Ex işaret kontrolü, standart sayfaları IEC 60079-0, IEC 60079-31, NEC 500 ile 506, forum

Standartlar ve ek kaynaklar

• IEC 60079-0, Ekipman, genel gereklilikler: ekipman Grup III ve IIIA, IIIB ve IIIC alt grupları, işaretleme. Sekizinci baskı Haziran 2026'da yayımlanmış ve 2017 baskısının yerini almıştır.
• IEC 60079-31, Muhafaza ile ekipmanın toz tutuşmasına karşı korunması "t"; seviye ve alt gruba göre IP gereklilikleri ile.
• ISO/IEC 80079-20-2:2016, Malzeme özellikleri, yanıcı toz test yöntemleri; özdirenç testi ve uçuşan liflerin ön elemesi dahil: katalog kaydı
• IEC 60079-11, kendinden emniyet, 7. baskı (2023); Grup III ekipman için muhafaza gereklilikleri dahil.
• IEC 60529, muhafazalarla sağlanan koruma dereceleri (IP kodu).
• Uluslararası Elektroteknik Sözlük, IEV 426-02-19 "iletken toz": electropedia.org ve IEV 426-02-30 "iletken olmayan toz": electropedia.org
• NSW TestSafe, muhafaza ile toz tutuşma koruması, toz grubu ve seviyeye göre IP gereklilikleri: nsw.gov.au
• Health and Safety Authority (İrlanda), toz grubu tanımları dahil yanıcı toza ilişkin ATEX uygulama kılavuzu: hsa.ie
• NFPA 70 (National Electrical Code), Madde 500 ve 506, Class II grupları ile Bölge 20, 21 ve 22 toz grupları.

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.