تنطبق المنطقة 21 على المواقع التي قد تحدث فيها سحابة غبار قابلة للاحتراق أحيانًا أثناء التشغيل العادي. وهي تقع بين المنطقة 20 والمنطقة 22: في المنطقة 20 تكون بيئة الغبار القابلة للانفجار موجودة باستمرار أو لفترات طويلة أو بشكل متكرر؛ وفي المنطقة 22 تكون هذه البيئة غير محتملة أثناء التشغيل العادي، وإذا حدثت فإنها تستمر لفترة قصيرة فقط. توجد المنطقة 21 عادةً عند نقاط النقل ومحطات التعبئة ومعدات الغربلة وآلات التكييس وفتحات التفتيش وجامعات الغبار ومناطق العمليات التي قد تنطلق فيها المساحيق أو الألياف أو الحبيبات أو الجسيمات الدقيقة في الهواء.

لذلك لا ينبغي فهم المنطقة 21 على أنها مجرد «وسم مضاد للغبار». فحتى إذا بدت المعدات متينة أو محكمة أو ذات مستوى صناعي، فإنها ليست بالضرورة مناسبة لبيئة غبار قابلة للانفجار. يجب أن يكون اختيار المعدات والتركيب والتفتيش وإدارة النظافة والصيانة جزءًا من استراتيجية الحماية من الانفجار، كما يجب التحقق من علامة Ex الكاملة ومجموعة الغبار وأقصى درجة حرارة سطحية ومستوى حماية المعدات وشروط الشهادة ومداخل الكابلات وبيئة التشغيل الفعلية.

معايير تصنيف المنطقة 21

يتم تحديد تصنيف المنطقة 21 عادةً من خلال دراسة تصنيف المناطق الخطرة للغبار. ويحتاج المهندسون إلى تقييم مصدر الانطلاق وكمية الغبار التي قد تنطلق وسهولة تشتت الغبار واحتمال تشكل سحابة غبار وتأثير التهوية أو الشفط والمدة المتوقعة لبيئة الغبار القابلة للانفجار.

تعد طبقات الغبار على الأسطح جزءًا من التقييم أيضًا. فالاهتزاز أو تدفق الهواء أو الاضطراب الميكانيكي أو أعمال الصيانة أو التنظيف قد تؤدي إلى إعادة انتشار طبقات الغبار؛ كما يمكن أن تغطي طبقات الغبار الأسطح الساخنة وتعزلها، مما يزيد خطر الاشتعال. ويجب أن يشمل التقييم كلًا من سحب الغبار المعلقة وتراكم طبقات الغبار.

يجب أن يعكس التقييم طريقة تشغيل المصنع فعليًا. فإذا كانت نقطة نقل تنطلق منها كمية قليلة من الغبار لفترة قصيرة في كل دورة دفعة، فقد يظل ذلك مبررًا لتصنيف المنطقة 21؛ كما أن فتحة تفتيش تُستخدم بشكل متكرر أثناء الإنتاج قد تخلق انطلاقًا عرضيًا لكنه متوقع. ويمكن للشفط الجيد وإدارة النظافة أن يقللا من مدى المنطقة الخطرة، ولكن ما دام انطلاق الغبار القابل للاحتراق أمرًا محتملًا، فلا يمكن إغفال التصنيف الصحيح.

المعايير وأطر الاعتماد

تستند مشاريع المنطقة 21 عادةً إلى معايير المناطق الخطرة وأنظمة الاعتماد المعترف بها. ويعتمد الإطار الدقيق على المنطقة والصناعة ومواصفات المشروع ومسار الموافقة، لكن مراجع IEC وATEX تُستخدم عادةً في أعمال المناطق الخطرة للغبار على المستوى الدولي.

تمثل سلسلة IEC 60079 الإطار التقني الرئيسي. تُستخدم IEC 60079-10-2 لتصنيف المناطق التي قد توجد فيها بيئات غبار قابلة للانفجار، وتساعد على تحديد ما إذا كان الموقع يجب أن يُصنف المنطقة 20 أو المنطقة 21 أو المنطقة 22. وتحدد IEC 60079-0 المتطلبات العامة لمعدات Ex؛ وتغطي IEC 60079-31 الحماية بواسطة الحاوية «t» لبيئات الغبار القابلة للانفجار؛ وتُستخدم IEC 60079-14 عادةً لتصميم واختيار وتركيب المعدات الكهربائية في البيئات القابلة للانفجار؛ وتغطي IEC 60079-17 التفتيش والصيانة خلال دورة حياة المعدات.

في السوق الأوروبية، يعد ATEX مهمًا أيضًا. تتعلق التوجيهات 1999/92/EC بسلامة مكان العمل وتصنيف المناطق الخطرة؛ وتغطي التوجيهات 2014/34/EU المعدات وأنظمة الحماية المخصصة للاستخدام في البيئات القابلة للانفجار. وبموجب إطار ATEX، تتطلب المنطقة 21 عادةً معدات مناسبة لتطبيقات الفئة 2D، أي أن المعدات يجب أن توفر مستوى عاليًا من الحماية ضد مخاطر الغبار.

تُستخدم هذه الوثائق معًا في الممارسة: يحدد تصنيف المنطقة مستوى الخطر؛ وتحدد معايير المنتجات كيفية تصميم المعدات واختبارها ووسمها؛ وتضمن معايير التركيب والصيانة أن يظل مفهوم الحماية المعتمد صالحًا بعد التركيب.

قراءة علامات Ex للمنطقة 21

يجب أن تكون معدات المنطقة 21 مناسبة لبيئات الغبار القابلة للانفجار؛ فالأداء الصناعي العادي المضاد للغبار غير كافٍ. ويجب التحقق من العلامة والشهادة الكاملتين، بما في ذلك مفهوم الحماية ومستوى حماية المعدات ومجموعة الغبار وأقصى درجة حرارة سطحية ومداخل الكابلات ومتطلبات التركيب والشروط الخاصة للاستخدام.

مستوى حماية المعدات وفئة ATEX

تتوافق المنطقة 21 عادةً مع مستوى حماية المعدات Db في نظام IEC وفئة 2D في إطار ATEX. ويشير ذلك إلى معدات مخصصة للمواقع التي من المحتمل أن تحدث فيها بيئة غبار قابلة للانفجار أحيانًا أثناء التشغيل العادي، ويجب أن توفر مستوى عاليًا من الحماية ضد خطر الاشتعال في المناطق الخطرة للغبار.

الحماية بواسطة الحاوية «t»

تستخدم العديد من المنتجات الكهربائية للمناطق الخطرة للغبار الحماية بواسطة الحاوية، ويُرمز إليها بـ Ex t. وفي تطبيقات المنطقة 21 تظهر العلامة غالبًا على شكل Ex tb. ويركز مفهوم الحماية هذا على الحد من دخول الغبار إلى الحاوية والتحكم في درجة حرارة السطح حتى لا تشتعل سحب الغبار أو طبقات الغبار المحيطة.

مجموعات الغبار IIIA وIIIB وIIIC

تُقسم بيئات الغبار إلى فئات المجموعة III: تغطي IIIA الألياف المتطايرة القابلة للاحتراق، وتغطي IIIB الغبار غير الموصل، وتغطي IIIC الغبار الموصل. وعادةً ما يفرض الغبار الموصل متطلبات أعلى على تصميم المعدات.

يمكن للمنتجات الموسومة بـ IIIC عادةً تغطية تطبيقات IIIA وIIIB الأقل صرامة، لكن المعدات الموسومة فقط بـ IIIA أو IIIB لا ينبغي افتراض أنها مناسبة للغبار الموصل. وهذا مهم بشكل خاص في المشاريع التي تتضمن مساحيق معدنية أو غبار كربون أو غيرها من الأغبرة ذات السلوك الموصل.

أقصى درجة حرارة سطحية

يعد التحكم في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية في المناطق الخطرة للغبار. وقد تتضمن علامات المعدات أقصى درجة حرارة سطحية مثل T85°C أو T120°C. ويجب أن يظل المنتج المختار دون خصائص اشتعال الغبار الفعلي، مع هامش هندسي مناسب.

تتطلب طبقات الغبار اهتمامًا خاصًا لأنها قد تغطي الأسطح المولدة للحرارة وتعزلها. فقد يصبح السطح الذي يبدو مقبولًا في ظروف الاختبار النظيف أكثر خطورة إذا سُمح لطبقات الغبار بالتراكم. لذلك يجب تقييم درجة حرارة السطح وإدارة النظافة وروتين التفتيش معًا.

حماية IP وسلامة الحاوية

تظل حماية IP مهمة لأن دخول الغبار قد يؤثر على مفهوم الحماية، خاصةً في المعدات التي تستخدم حماية الحاوية. وتتطلب العديد من تطبيقات المنطقة 21 حاويات محكمة ضد الغبار مثل IP6X. ومع ذلك، ينبغي التعامل مع تصنيف IP كجزء من تقييم البيئة والحاوية، ولا يمكن أن يكون وحده دليلًا على الحماية من الانفجار.

كيفية قراءة علامة نموذجية

قد تبدو العلامة النموذجية لتطبيق غبار في المنطقة 21 كما يلي:

Ex tb IIIC T85°C Db

• Ex يشير إلى معدات محمية من الانفجار.

• tb يشير إلى الحماية بواسطة الحاوية «t» عند مستوى حماية الغبار المطلوب.

• IIIC يشير إلى الملاءمة للغبار الموصل، وهو فئة الغبار الأكثر صرامة في المجموعة III.

• T85°C يشير إلى أقصى درجة حرارة سطحية مسموح بها.

• Db يشير إلى مستوى حماية المعدات المرتبط عادةً بمواقع المنطقة 21.

يجب مع ذلك التحقق من هذه العلامة مقابل شهادة المنتج وتعليمات التركيب. فالعلامة ملخص موجز، أما الشهادة فتشرح الشروط المعتمدة ونطاق درجة الحرارة المحيطة ومتطلبات مداخل الكابلات والشروط الخاصة للاستخدام وأي قيود تؤثر على التركيب.

تصنيف IP وتصنيف Ex غير قابلين للتبادل

قد تكون حاوية IP66 أو IP67 مناسبة للبيئات الصناعية المغبرة أو الرطبة، لكنها ليست مناسبة تلقائيًا للمنطقة 21. يصف رمز IP فقط الحماية من دخول المواد الصلبة والماء في ظروف اختبار محددة، ولا يمكنه إثبات أن المعدات قد صُممت وقيّمت واعتمدت لمنع الاشتعال في بيئة غبار قابلة للانفجار.

يعالج تصنيف Ex خطر الاشتعال، ويأخذ في الاعتبار بناء الحاوية ومقاومة دخول الغبار والسلوك الحراري والمواد ودرجة حرارة السطح وظروف الأعطال والعلامات والاعتماد وشروط الاستخدام. قد تتطلب المنطقة 21 كلاً من حماية IP واعتماد Ex، لكنهما غير قابلين للتبادل. فقد تحجب الحاوية الصناعية المقاومة للعوامل الجوية الغبار، لكنها لا تعادل معدات قُيّمت على أنها محمية من الانفجار.

التطبيقات والمعدات النموذجية

تُستخدم معدات المنطقة 21 في الصناعات التي قد ينطلق فيها الغبار القابل للاحتراق أثناء الإنتاج الروتيني أو مناولة المواد. ويجب أن يأتي التصنيف المحدد دائمًا من تقييم خاص بالمشروع.

معالجة الأغذية والحبوب

قد تولد مطاحن الدقيق ومصانع الأعلاف وأنظمة مناولة السكر وخطوط معالجة النشا ونقاط نقل الحبوب ومناطق تعبئة حليب البودرة سحب غبار قابلة للاحتراق أثناء التشغيل العادي. وتعد معدات التكييس والنقل والغربلة والنقل من المواقع الشائعة لمراجعة المنطقة 21.

معالجة الأخشاب

قد تطلق مناشر الخشب وخطوط السفع وأنظمة شفط الأعمال الخشبية ومصانع الحبيبات ومرافق تصنيع الألواح غبار خشب قابلًا للاحتراق. وقد تتطلب نقاط جمع الغبار وقنوات الشفط وفتحات معدات المعالجة أجهزة معتمدة حسب نتيجة التصنيف.

الإنتاج الكيميائي والصيدلاني

قد تخلق المساحيق العضوية الدقيقة والإضافات والمواد الوسيطة ونقاط نقل مواد الدفعات مخاطر انفجار غبار. وفي مصانع الأدوية والكيماويات الدقيقة، قد يحتاج اختيار المعدات أيضًا إلى مراعاة قابلية التنظيف والغسل ومقاومة التآكل واستمرارية العملية.

المعادن والمواد المتقدمة

قد تتطلب بعض المساحيق المعدنية الدقيقة وغبار الكربون وأنظمة مناولة المواد الخاصة ملاءمة أكثر صرامة لمجموعة الغبار. ويمكن أن يؤثر الغبار الموصل على متطلبات علامات المعدات وتصميم الحاوية وطرق التركيب.

إعادة التدوير ومناولة المواد الصلبة السائبة

عندما يكون انطلاق الغبار القابل للاحتراق محتملًا أثناء التشغيل العادي، قد تتطلب نقاط النقل والفواصل وخطوط التقطيع وأنظمة الجرعات وواجهات جمع الغبار ومناطق التعبئة معدات المنطقة 21.

تتجاوز منتجات المنطقة 21 بكثير الإضاءة وصناديق التوصيل. فالمواقع الحديثة لمناولة الغبار تحتاج عادةً أيضًا إلى معدات اتصالات وإنذار وتحكم ومراقبة وتشغيل ميداني معتمدة.

• هواتف صناعية ونقاط اتصال داخلية محمية من الانفجار

• محطات تحكم محلية وأزرار ضغط ومحطات إيقاف طارئ

• صناديق توصيل وصناديق أطراف وغدد كابلات

• إضاءة وأضواء إشارة وأبواق وأجهزة إنذار

• مكبرات صوت لأنظمة النداء العام والإنذار العام

• أجهزة استشعار وناقلات ومحركات وأجهزة قياس

• حاويات كاميرات ومعدات مراقبة

• حاويات شبكة أو تحكم تُستخدم بالقرب من مناطق عمليات مناولة الغبار

يجب أن تكون كل منتج معتمدًا ووسمًا وتركيبًا وتفتيشًا وصيانةً بشكل صحيح للمنطقة الخطرة للغبار المحددة. فالجهاز الميداني المعتمد ليس سوى حلقة واحدة في سلسلة الحماية؛ فالملحقات ومداخل الكابلات وممارسات التركيب وروتين التنظيف وسجلات التفتيش تؤثر جميعها على الامتثال طويل الأمد.

الاختيار والتركيب والصيانة

اختيار معدات المنطقة 21 ليس قرار شراء فقط؛ يجب أن يحافظ التركيب أيضًا على مفهوم الحماية المعتمد. يجب أن تتطابق غدد الكابلات والسدادات وأدوات الإيقاف والحشوات وطرق التثبيت والملحقات ومساحة الصيانة مع الشهادة وتعليمات التركيب.

يجب على المهندسين التحقق من خصائص الغبار في الموقع، بما في ذلك سلوك الجسيمات وتشكل طبقات الغبار وخصائص الاشتعال والموصلية ذات الصلة. فقد تكون المعدات المناسبة لخط مناولة مساحيق معين غير مناسبة لخط آخر إذا اختلفت مجموعة الغبار أو درجة حرارة الاشتعال أو متطلبات درجة حرارة السطح أو طريقة التنظيف أو التعرض البيئي.

أثناء التصميم، يجب مراعاة تراكم الغبار حول المعدات المولدة للحرارة. فالمعدات الآمنة عندما تكون نظيفة قد تصبح أكثر صعوبة في الإدارة إذا غطت طبقات الغبار الحاويات أو المحركات أو الإضاءة أو مصادر الطاقة أو خزائن التحكم. لذلك يجب أن تكون إدارة النظافة جزءًا من خطة الحماية من الانفجار، وليس مجرد مسألة نظافة.

الصيانة أيضًا جزء من الامتثال. فإذا فُتحت حاوية معتمدة بشكل غير صحيح، أو أُصلحت بأجزاء غير معتمدة، أو زُودت بغدد كابلات غير متوافقة، أو غطتها طبقات الغبار لفترات طويلة، فقد لا يظل مفهوم الحماية الأصلي موثوقًا. ويجب تحديد إجراءات التفتيش والصيانة قبل تشغيل النظام.

الأخطاء الشائعة والتحسينات

الحكم على صحة الاختيار

يمكن استخدام فحص من أربع خطوات. أولًا، تأكد من تصنيف المنطقة ومن أن الغبار قابل للاحتراق وقابل للتشتت وموثوق كمصدر انطلاق أثناء التشغيل العادي. ثانيًا، طابق مفهوم حماية Ex ومستوى حماية المعدات ومجموعة الغبار وأقصى درجة حرارة سطحية في علامة المنتج مع خصائص الغبار وتصنيف الموقع. ثالثًا، تحقق من توافق التركيب لغدد الكابلات والسدادات والحشوات وطرق التثبيت والملحقات ومداخل الكابلات. رابعًا، أدر دورة الحياة من خلال التفتيش والتنظيف والصيانة والتحكم المستمر في طبقات الغبار.

قد تفقد المعدات الموسومة بشكل صحيح الامتثال أيضًا بسبب التركيب بملحقات غير متوافقة أو التعديل الميداني أو الصيانة غير السليمة. لذلك تعتمد حماية المنطقة 21 على الاختيار الصحيح وإدارة دورة الحياة المستمرة معًا.

الخاتمة

حماية المنطقة 21 هي عملية هندسية، وليست حكمًا مبنيًا على المظهر أو الادعاءات العامة بأن المعدات «مضادة للغبار». وهي تجمع بين تصنيف المنطقة المبني على العملية والاختيار الصحيح لمعدات Ex والتركيب المتوافق وإدارة دورة الحياة لمنع الاشتعال والحفاظ على التشغيل الموثوق وإبقاء المعدات المركبة ممتثلة طوال عمرها التشغيلي.

الأسئلة الشائعة

هل المنطقة 21 أخطر من المنطقة 22؟

نعم. تعني المنطقة 21 أن بيئة غبار قابلة للانفجار من المحتمل أن تحدث أحيانًا أثناء التشغيل العادي. أما المنطقة 22 فتعني أنها غير محتملة أثناء التشغيل العادي، وإذا حدثت فمن المتوقع أن تستمر لفترة قصيرة فقط.

ما نوع المعدات المستخدمة عادةً في المنطقة 21؟

عادةً ما تحمل معدات المنطقة 21 مفهوم حماية Ex مناسبًا للغبار، مثل Ex tb، ومستوى حماية معدات مثل Db. ويعتمد الاختيار النهائي على مجموعة الغبار وأقصى درجة حرارة سطحية وتصميم الحاوية وشروط الشهادة وبيئة التركيب.

هل IP65 كافٍ للمنطقة 21؟

لا. قد يشير IP65 إلى مستوى من الحماية من دخول الغبار والماء، لكنه لا يثبت الملاءمة لبيئات الغبار القابلة للانفجار. يجب أن تتمتع معدات المنطقة 21 بتصميم Ex وعلامة وشهادة وشروط تركيب صحيحة.

ما الفرق بين المنطقة 20 والمنطقة 21؟

تنطبق المنطقة 20 حيث تكون بيئة الغبار القابلة للانفجار موجودة باستمرار أو لفترات طويلة أو بشكل متكرر. وتنطبق المنطقة 21 حيث من المحتمل أن تحدث بيئة غبار قابلة للانفجار أحيانًا أثناء التشغيل العادي.

هل يمكن أن تكون طبقات الغبار خطرة دون سحابة غبار مرئية؟

نعم. يمكن إثارة طبقات الغبار وتشتيتها في الهواء، مما يخلق سحابة غبار. ويمكنها أيضًا عزل الأسطح الساخنة وزيادة خطر الاشتعال. لهذا تعد إدارة النظافة والتحكم في درجة حرارة السطح وروتين التفتيش مهمة في المناطق الخطرة للغبار.

هل تنطبق المنطقة 21 في الأماكن الداخلية فقط؟

لا. على الرغم من أن العديد من المناطق الخطرة للغبار تقع في الأماكن الداخلية، يمكن أن توجد المنطقة 21 أيضًا في الهواء الطلق حيث ينطلق الغبار القابل للاحتراق ويترسب ويمكن أن يتشتت أثناء ظروف التشغيل العادية.