Tipik gazlarla IIA, IIB ve IIC gaz grupları

IIA, IIB ve IIC gaz grupları, yerüstü sanayisindeki (ekipman Grup II) yanıcı gaz ve buharları Ex ekipman için ne kadar tehlikeli olduklarına göre ayırır: alevin dar bir aralıktan ne kadar kolay geçtiği, yani maksimum deneysel güvenli aralık (MESG, maximum experimental safe gap) ve onları ne kadar az elektrik akımının tutuşturduğu, yani minimum tutuşturma akımı (MIC, minimum igniting current) oranı. IIA en az zorlu gruptur (tipik gaz: propan), IIB ortadadır (tipik gaz: etilen) ve IIC en zorlu gruptur (tipik gazlar: hidrojen ve asetilen). IIC işaretli ekipman IIC, IIB ve IIA ortamlarında; IIB ekipman IIB ve IIA ortamlarında; IIA ekipman ise yalnızca IIA ortamlarında kullanılabilir.

Bu yazı, grupların nereden geldiğini açıklar, her gruptaki tipik gazları excodex gaz kütüphanesine bağlantılarla listeler, hiyerarşinin ekipman seçiminde nasıl işlediğini gösterir ve IEC gruplarını Kuzey Amerika'daki A ile D arasındaki gruplarla karşılaştırır.

Temel noktalar

• Grup II (maden dışı gazlar ve buharlar) IIA, IIB ve IIC olarak alt gruplara ayrılır; Grup I grizulu (metan) madenlere, Grup III ise yanıcı tozlara ayrılmıştır.
• Bir madde, MESG değerine (IIA: 0,90 mm veya daha büyük, IIB: 0,50 mm'nin üzerinde ve 0,90 mm'nin altında, IIC: 0,50 mm veya daha küçük) veya MIC oranına (IIA: 0,80'in üzerinde, IIB: 0,45 ile 0,80 arası, IIC: 0,45'in altında) göre bir gruba yerleştirilir.
• Temsili gazlar IIA için propan, IIB için etilen ve IIC için hidrojendir; asetilen ve karbon disülfür de IIC'dir.
• Hiyerarşi tek yönlüdür: IIC ekipman IIB ve IIA için, IIB ekipman IIA için uygundur, ancak bunun tersi asla geçerli değildir.
• Gaz grubu tutuşma sıcaklığı hakkında hiçbir şey söylemez: hidrojen IIC'dir ama yalnızca T1 gerektirir, dietil eter ise IIB'dir ve T4 gerektirir. Gaz grubu ve sıcaklık sınıfı ayrı ayrı seçilir.
• Kuzey Amerika grupları harflerin ters yönünde ilerler: Group A (asetilen) en şiddetli, Group D (propan) en az şiddetli olandır.

Gaz grupları Ex sistemi içinde nerede yer alır

IEC 60079-0, Ex ekipmanı üç gruba ayırır. Grup I, grizunun (esas olarak metan) oluşabileceği yeraltı madenleri için ekipmandır. Grup II, bunun dışındaki her yerde patlayıcı gaz ortamları için ekipmandır. Grup III, patlayıcı toz ortamları için ekipmandır ve IIIA, IIIB ve IIIC olarak alt gruplara ayrılır (bkz. toz grupları).

Grup II alt gruplara ayrılır, çünkü gazlar ekipman tasarımı açısından önemli olan iki özellikte birbirinden çok farklıdır. Hidrojen alevleri, bir propan alevini durduracak aralıklardan sızabilir ve hidrojen, propanın ihtiyaç duyduğu enerjinin küçük bir kesrini taşıyan bir kıvılcımla tutuşur. Her muhafazayı ve her kendinden emniyetli devreyi hidrojene göre tasarlamak ekipmanın çoğunu gereğinden ağır ve pahalı hale getirirdi; alt gruplara ayırma, ekipmanın gerçekten karşılaşacağı gazlar için tasarlanmasına imkân verir.

IEC 60079-0'ın 2007 baskısından bu yana Grup II ekipman yalnızca "II" yerine IIA, IIB veya IIC olarak işaretlenir, çünkü giderek daha fazla yapım gerekliliği (örneğin metalik olmayan yüzeylerin elektrostatik yüklenmesine ilişkin sınırlar) alt gruba bağlıdır.

Grubu ne belirler: MESG ve MIC oranı

Grubu iki laboratuvar değeri belirler. Deney yöntemleri, IEC 60079-20-1'in yerini alan ve artık gaz ve buhar sınıflandırma verileri için standart olan ISO/IEC 80079-20-1'de yer alır.

• MESG (maksimum deneysel güvenli aralık): gazın havadaki tüm konsantrasyonları dikkate alındığında, iç patlamanın çevredeki karışımı tutuşturmasını önleyen, 25 mm genişliğindeki bir birleşim yerinin en büyük aralığı. Alev iletimini tanımlar ve alev sızdırmaz muhafazaların (Ex d) temelidir.
• MIC oranı (minimum tutuşturma akımı oranı): gazı standart bir kıvılcım deney düzeneğinde tutuşturan minimum akımın, laboratuvar metanı için bulunan değere oranı. Kıvılcımla tutuşma hassasiyetini tanımlar ve kendinden emniyetin (Ex i) temelidir.

Çoğu madde için tek bir değer yeterlidir. Sınırlara yakın değerlerde ISO/IEC 80079-20-1 her iki değeri de ister ve hangisinin belirleyici olduğunu söyler: MESG 0,50 ile 0,55 mm arasındaysa MIC oranı belirleyicidir; MIC oranı bir sınıra yakınsa (0,70 ile 0,90 arası veya 0,40 ile 0,50 arası) MESG belirleyicidir. Ayrıntılı deney prosedürleri MESG ve MIC yazısında açıklanmıştır.

IIC'nin bir alt sınırı olmadığına dikkat edin. Hidrojen, asetilen ve karbon disülfürün hepsi IIC'ye girer, ancak davranışları aynı değildir; bazı yapım kurallarının asetilen ve karbon disülfür için ek kısıtlamalar getirmesinin nedeni budur (bkz. IIC'nin özel durumları).

Her gruptaki tipik gazlar

Şekil, temsili gazları MESG ölçeği üzerine yerleştirir. Değerler, MESG deney yöntemlerine ilişkin HSE karşılaştırmasında, IEC komite dokümanlarında ve NSW TestSafe sınıflandırma tablosunda bildirilenlerdir; laboratuvarlar birbirinden biraz farklı sayılar bildirdiği için tipik değerler olarak gösterilmiştir.

Hidrokarbon yakıtların ve yaygın solventlerin çoğu IIA'ya girer. IIB, oksijen içeren birçok bileşiği (eterler, epoksitler, bazı alkoller ve aldehitler), etilen ve bütadien gibi doymamış bileşikleri ve bazı toksik gazları içerir. IIC kısa bir listedir.

Hiyerarşi: hangi ekipman nerede kullanılabilir

Gruplar bir merdiven oluşturur. Daha zorlu bir grup için tasarlanmış ve test edilmiş ekipman, daha az zorlu bir grupta da güvenlidir; çünkü bir hidrojen patlamasını durduran bir muhafaza bir propan patlamasını kesinlikle durdurur ve hidrojeni tutuşturamayacak kadar zayıf bir devre propanı da tutuşturamaz.

Ana gruplar arasında iki özel işaretleme yer alır:

• IIB + H2: IIB gerekliliklerini karşılayan ve ayrıca hidrojen için de test edilmiş, genellikle alev sızdırmaz ekipman. IIA, IIB ve hidrojen için kullanılabilir, ancak asetilen veya karbon disülfür için kullanılamaz. Bkz. IIB+H2 açıklaması.
• Adı belirtilmiş bir gaz: ekipman, belirli tek bir gaz için sertifikalandırılabilir ve grubun yanında o gazın adı veya kimyasal formülüyle işaretlenir. Bu durumda yalnızca o gaz için ve ayrıca işaretlendiği herhangi bir grubun gazları için uygundur.

Grup I ekipman ile Grup II ekipman varsayılan olarak birbirinin yerine kullanılamaz. Maden ekipmanı metan ve kömür tozu ile ağır mekanik koşullar için yapılır, ancak işaretlemesi yerüstü sanayisindeki diğer gazlar için uygunluğu teyit etmez. Her iki grup için sertifikalandırılmış ekipman iki işaretlemeyi birden taşır (örneğin Ex db I Mb ve Ex db IIB T4 Gb) ve her ikisine göre değerlendirilmiştir.

Hangi koruma tipleri gaz grubuna bağlıdır

Grup, en çok koruma prensibinin bir gaz özelliğine dayandığı yerlerde önemlidir:

• Alev sızdırmaz muhafazalar (Ex d): alev yollarının izin verilen aralıkları ve genişlikleri IIB için daha küçük, IIC için çok daha kısıtlıdır ve tip testlerinde daha zorlu deney karışımları kullanılır. IIC alev sızdırmaz bir muhafaza genellikle daha ağırdır ve daha dar işleme toleranslarına sahiptir. Bkz. alev sızdırmaz muhafazalar.
• Kendinden emniyet (Ex i): bir devrenin izin verilen gerilimi, akımı, kapasitansı ve endüktansı IIC için en düşüktür. İlişkili cihazlar üzerinde yazılı kablo parametreleri (Co, Lo) gruba göre farklıdır. Bkz. kendinden emniyet.
• Artırılmış emniyet (Ex e), kapsülleme (Ex m) veya basınçlandırma (Ex p) gibi diğer koruma tipleri, bir alevi durdurmaya veya kıvılcım enerjisini sınırlamaya dayanmaz; bu nedenle ana tasarım kuralları tüm gruplar için aynıdır. Ekipman yine de IIA, IIB veya IIC işaretini taşır, çünkü plastik muhafazalar için elektrostatik sınırlar ve bazı bileşen kısıtlamaları gibi ikincil gereklilikler gruba bağlıdır. Bu tür ürünlerin birçoğu bu nedenle IIC olarak işaretlenir.

Gaz grubu ve sıcaklık sınıfı birbirinden bağımsızdır

Gaz grubu alev iletimini ve kıvılcım hassasiyetini tanımlar. Sıcaklık sınıfı ise bir yüzeyin ne kadar ısınabileceğini tanımlar. İkisi birbiriyle ilişkili değildir, bu nedenle her ikisi de kontrol edilmelidir. excodex kütüphanesinden birkaç örnek bunu açıkça gösterir:

IIC T1 bir armatür hidrojen için uygundur, ancak IIC, IIB'den "daha yüksek" olsa bile dietil eter için tehlikeli bir seçim olur. Sıcaklık tarafı T1 ile T6 arası sıcaklık sınıfları yazısında ele alınmıştır.

Çözümlü örnek: bir proses ünitesi için gaz grubu seçimi

Bir ünitede üç alan bulunmaktadır: bir propan depolama ve pompa alanı, bir etilen kompresör binası ve küçük bir hidrojen tampon tankı.

1. Propan alanı: propan IIA'dır, kendiliğinden tutuşma sıcaklığı 450 °C, T2. IIA, IIB veya IIC işaretli ve T2 ya da daha iyi (T3 ile T6 arası) sıcaklık sınıfına sahip her ekipman kabul edilebilir.
2. Etilen kompresör binası: etilen IIB'dir, kendiliğinden tutuşma sıcaklığı 440 °C, T2. Ekipman IIB veya IIC olmalıdır. Sıcaklık sınıfı uygun olsa bile IIA bir motor burada kabul edilemez.
3. Hidrojen tampon tankı: hidrojen IIC'dir, T1. Ekipman IIC veya IIB + H2 olmalıdır.
4. Bölgelerin çakıştığı yerlerde (örneğin hem etilen hem hidrojen taşıyan bir boru köprüsü) gerekliliği en zorlu gaz belirler: IIC (veya asetilen ya da karbon disülfür yoksa IIB + H2) ve bulunan maddelerin en düşük sıcaklık sınıfı.

Yaygın bir ticari karar, tek bir yedek parça listesi tutmak için tüm ünite için IIC ekipman almaktır. IIC tüm alt grupları kapsadığı için bu teknik olarak izinlidir. Alev sızdırmaz ekipmanlarda bu çoğu zaman daha pahalıdır ve sıcaklık sınıfı yine alan alan kontrol edilmelidir. Aynı salımda birden fazla gazın bulunduğu karışımlar için gaz ve buhar karışımları yazısına bakın.

IEC gruplarının Kuzey Amerika'daki A ile D gruplarıyla karşılaştırılması

ABD Ulusal Elektrik Yönetmeliği (NFPA 70) Madde 500 (Class I, Divizyonlar) kapsamında gazlar, yine MESG ve MIC oranına dayanarak Group A, B, C ve D olarak sınıflandırılır. Madde 505 (Class I, Bölgeler), ISO/IEC 80079-20-1 ile pratikte aynı MESG sınırlarıyla IEC gruplarını (IIA, IIB ve IIC) kullanır; tek fark, MESG değeri tam olarak 0,90 mm olan ve Madde 505'in IIA yerine IIB'ye yerleştirdiği maddedir. Divizyon sistemindeki A ile D grupları farklı sınırlara sahiptir, bu nedenle IEC gruplarıyla karşılıkları yaklaşıktır.

Harfler ters yönde ilerlediği için (Group A en şiddetli, IIA en az şiddetli olan), iki sistemle birlikte çalışan mühendisler her zaman tam tanımı ("Class I Group D" veya "IIA") yazmalı, asla yalnızca "A" veya "D" yazmamalıdır. Sınıra yakın bir madde her sistemde farklı bir gruba düşebilir; bu nedenle grubu, uyguladığınız yönetmeliğe ait tablodan alın. İki sistem Bölgeler ve Divizyonlar yazısında karşılaştırılmıştır.

Sık yapılan hatalar

• IIC'yi "daha yanıcı" diye okumak. Grup, bir gazın ne kadar kolay yanıcı karışım oluşturduğu veya bir yüzeyin ne kadar ısınabileceği hakkında hiçbir şey söylemez. Karbon disülfür ve hidrojenin ikisi de IIC'dir, ancak sırasıyla T6 ve T1 gerektirir.
• Hidrojen için IIB ekipman kullanmak. Düz IIB hidrojen için yeterli değildir. IIC veya asetilen ve karbon disülfürün bulunmadığı yerlerde IIB + H2 kullanın.
• IIB + H2'nin tüm IIC gazlarını kapsadığını varsaymak. Asetileni veya karbon disülfürü kapsamaz.
• IEC IIA ile NEC Group A'yı karıştırmak. IIA en az şiddetli IEC grubudur; Group A (asetilen) ise en şiddetli NEC grubudur.
• Grup I maden ekipmanını kontrol etmeden yerüstü tesisleri için uygun saymak. Grup II için de işaretlenmemişse, Grup II gazlarına göre değerlendirilmemiştir.
• Grubu eski bir tablodan almak. Sınıflandırmalar yeni deney verileri elde edildikçe revize edilir; güncel ve izlenebilir bir kaynak kullanın.

Sık sorulan sorular

Hidrojen hangi gaz grubundadır?

Hidrojen, yaklaşık 0,29 mm tipik MESG değeriyle en zorlu grup olan IIC gaz grubundadır. Hidrojen için ekipman IIC veya IIB + H2 olarak işaretlenmelidir. excodex kütüphanesindeki 560 °C'lik kendiliğinden tutuşma sıcaklığı (diğer derlemeler yaklaşık 500 ile 585 °C arası verir), tutuşma sıcaklığı açısından T1 sıcaklık sınıfının yeterli olduğu anlamına gelir.

IIC ekipman IIA veya IIB alanında kullanılabilir mi?

Evet. IIC işaretli ekipman en zorlu grup için tasarlanmış ve test edilmiştir; IIB ve IIA gazları için de uygundur. Sıcaklık sınıfı, ekipman koruma seviyesi ve sertifikadaki varsa özel kullanım koşulları yine alana uymalıdır.

Doğal gaz veya metan hangi gaz grubundadır?

Yerüstü sanayisinde metan ve metan bakımından zengin doğal gaz IIA olarak ele alınır. Metan aynı zamanda grizulu yeraltı madenlerine ayrılmış olan Grup I'in referans gazıdır. Ağır hidrokarbon içeriği yüksek veya hidrojenle karıştırılmış doğal gaz, gerçek bileşimine göre kontrol edilmelidir.

Propan veya LPG hangi gaz grubundadır?

Propan, yaklaşık 0,92 mm tipik MESG değeriyle IIA'nın temsili gazıdır; bütan da IIA'dır. IIA, IIB veya IIC işaretli ekipman uygundur. Propan, 450 °C'lik kendiliğinden tutuşma sıcaklığı nedeniyle T2 veya daha iyi bir sıcaklık sınıfı gerektirir.

IIA, IIB ve IIC arasındaki fark nedir?

Bunlar, MESG ve MIC oranına göre belirlenen, yanıcı gazlar için üç şiddet seviyesidir. IIA gazları (propan gibi) alevi dar bir aralıktan geçirme yeteneği en düşük olan ve en fazla tutuşma enerjisine ihtiyaç duyan gazlardır; IIC gazları (hidrojen ve asetilen gibi) alevi çok küçük aralıklardan geçirir ve çok az enerjiyle tutuşur. Daha yüksek bir grup için yapılmış ekipman daha düşük bir grupta kullanılabilir.

Etilen IIB midir?

Evet. Etilen, yaklaşık 0,65 mm tipik MESG değeriyle IIB'nin temsili gazıdır. Etilen için ekipman IIB veya IIC olarak işaretlenmelidir.

excodex'te ilgili yazılar

• MESG ve MIC: IIA, IIB ve IIC gaz gruplarının arkasındaki iki deney değeri
• IIB+H2 açıklaması: hidrojen için ne zaman yeterlidir?
• Asetilen, karbon disülfür ve hidrojen: IIC gaz grubunun özel durumları
• Bir maddenin gaz grubu ve sıcaklık sınıfı nasıl bulunur
• Ex işaretlemesi nasıl okunur
• Araçlar: Ex işaretleme kontrolü, gaz ve solvent kütüphanesi, standart sayfası ISO/IEC 80079-20-1

Standartlar ve ek kaynaklar

• ISO/IEC 80079-20-1, Patlayıcı ortamlar: gaz ve buhar sınıflandırması için malzeme özellikleri, deney yöntemleri ve veriler.
• IEC 60079-0, Patlayıcı ortamlar: ekipman için genel gereklilikler (ekipman grupları ve işaretleme).
• IEC 60079-1, alev sızdırmaz muhafazalar "d"; IEC 60079-11, kendinden emniyet "i".
• IEC 60079-14, patlayıcı ortamlarda elektrik tesisatlarının tasarımı, seçimi ve montajı.
• NFPA 70 (National Electrical Code), Madde 500 ve 505.
• Önizlemesinde grup sınırları bulunan ISO/IEC 80079-20-1 katalog kaydı: standards.iteh.ai
• IEC Electropedia, maksimum deneysel güvenli aralık tanımı (IEV 426-02-11): electropedia.org
• H. Phillips (HSE), A comparison of standard methods for the determination of MESG (MESG belirlemede standart yöntemlerin karşılaştırılması), NMAB-447, 1987: stacks.cdc.gov
• NSW TestSafe (Yeni Güney Galler Hükümeti), endüstriyel metan (IIA) ve grizu (Grup I) dahil MESG, MIC oranı ve kendiliğinden tutuşma verilerini içeren gaz sınıflandırma tablosu: nsw.gov.au
• US Fire Administration, sınıflandırılmış yerler ve NEC grupları hakkında eğitim bülteni (2011): dps.alaska.gov
• IEC 60079-0 yürürlükteki baskı sayfası: webstore.iec.ch

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