kvantitativni pristup odreðivanju zona … tribina radovi/ex_tribina_4/010... · jus iec 79-10...

KVANTITATIVNI PRISTUP ODREðIVANJU ZONA OPASNOSTI

Laslo Poljak, dipl.ing.tehn. INSTITUT ZA PREVENTIVU Novi Sad, Kraljevića Marka 11, Srbija i Crna Gora

Abstract: Postoji značajna razlika u širinama zona opasnosti koje su definisane pojedinim

pravilnicima, standardima i drugim izvorima podataka. Odreñivanje zona opasnosti za konkretna

postrojenja kao i za slučajeve nedovoljno definisane pojedinim Pravilnicima je odavno postao

značajan problem. Da bi se problem rešio na adekvatan način, odreñivanje zona opasnosti se mora

postaviti na bazi konkretnog, kvantitativnog pristupa. Pokušaj takvog pristupa dodatno komplikuje

nedostatak kvalitetnih disperzionih modela, posebno za zatvorene prostore, koji bi na pouzdan način

definisali širenje gasova na relativno malim rastojanjima od izvora emisije. U radu su prikazani neki

od pokušaja rešavanja postojećeg problema. Ono što se u meñuvremenu može uraditi je promena

postojećih propisa, koji su pored zastarelosti i meñusobne neusaglašenosti pokazali i da su pojedine

odredbe čak i opasne za primenu.

Abstract: Considerable difference exists in some of the zone distances recommended in various

regulations and codes. Classifying and determining of hazardous zones extent for exact cases,

especially those which are not covered with regulations and codes, are big problem for a long time.

Hazardous zones classification is necessary to put in more quantitative basis. That kind of aproach is

additionaly complicated by lack of reliable short term dispersion models, especially for indoor

conditions. In this paper are shown some models that could make contribution to final goal. In the

mean time, it is urgent to make changes in present, in most cases very old regulations, in order to

achieve conformity among similar cases and to eliminate articles that are even dangerous for

application.

1. UVOD

U našim standardima i pravilnicima ne postoji ni jedno konkretno uputstvo za definisanje širina

zona opasnosti na bazi konkretnih proračuna, osim standarda JUS IEC 79-10. Postupak se sastoji od

procene minimalne ventilacije koja mora biti prisutna da bi koncentracija eksplozivne smeše bila ispod

DGE vrednosti, na osnovu koje se zatim vrši proračun hipotetičke zapremine eksplozivne smeše.

Meñutim u aneksu B navedenog standarda stoji i da se ovi proračuni "neće koristiti za odreñivanje

širenja zona opasnosti"[1]. Pored toga, način na koji se vrši proračun vrednosti hipotetičke zapremine

je u velikoj meri diskutabilan, obzirom sa proračunom nisu obuhvaćeni mnogi ključni parametri (npr.

brzina strujanja vazduha). U svakom slučaju, jedini je posupak koji nam stoji na raspolaganju za

primenu i predstavlja nekakvu osnovu za dalji rad na tom polju.

Postoje značajne razlike u širinama i vrstama zona opasnosti za konkretne slučajeve, koje su

definisane u standardima, pravilnicima i uputstvima, što dodatno unosi nedoumice. Ovo stanje je

identično kod nas i u svetu. Kod nas je takvo stanje dodatno iskomplikovano i sa neusaglašenostima

www.izp.rs - Institut za preventivu, Novi Sad - Ex Tribina 4 ©® 2005www.izp.rs - Institut za preventivu, Novi Sad - Ex Tribina 4 ©® 2005


http://www.izp.rs/

http://www.izp.rs/

izmeñu pojedinih pravilnika koji regulišu istu ili sličnu problematiku. Pregled Pravilnika sa kratkim

komentarom autora ovog teksta na njihov sadržaj je prikazan u tabeli 1.

Tabela 1. -klasifikacija zona opasnosti obuhvaćena standardima i pravilnicima u SCG. Publikacija Komentar

1. JUS N.S8.006 Zone opasnosti prostora

ugroženih eksplozivima. 1987 god.

Definisana obaveza proizvoñača postrojenja

da definiše stepen ugroženosti na osnovu

tehničkih parametara, bez konkretnog

uputstva.

2. JUS N.S8.007 Zone opasnosti prostora

ugroženih eksplozivnim smešama gasova i para.

1991. god.

Sugerisan kvalitativni pristup pomoću

logičkog dijagrama bez datog uputstva za

odreñivanje širine zona.

3. JUS N.S8.008 Klasifikacija prostora ugroženog

eksplozivnom prašinom.

Sugerisan kvalitativni pristup bez datog

uputstva.

4. JUS IEC 79-10 Klasifikacija ugroženih prostora,

treće izdanje, 1995-12

Sugerisan kvantitativni metod sa datim

uputstvom za proračun hipotetičke zapremine

eksplozivne smeše, bez dodatnog uputsva za

procenu širine zone opasnosti.

5. Pravilnik o izgradnji postrojenja za tečni naftni

gas i o uskladištenju i pretakanju tečnog naftnog

gasa (Sl. List SFRJ 24/71 i 26/71)

Definisana fiksna rastojanja za zone

opasnosti.

6. Pravilnik o izgradnji postrojenja za zapaljive

tečnosti i o uskladištenju i pretakanju zapaljivih

tečnosti (Sl. List SFRJ 24/71 i 23/71)


opasnosti. Rastojanja nisu usaglašena sa

pravilnikom pod br 7. Pravilnik nije usklañen

sa odredbama ADR propisa.

7. Pravilnik o izgradnji stanica za snabdevanje

gorivom motornih vozila i o uskladištenju i

pretakanju goriva (Sl. List SFRJ 27/71).


opasnosti. Rastojanja nisu usaglašena sa

pravilnikom pod br 6.

8. Pravilnik o tehničkim normativima za ureñaje u

kojima se nanose i suše premazna sredstva (Sl.

List SFRJ 57/85).

Definisana fiksna rastojanja za zone opasnosti

zavisno od vrste prisutne ventilacije. Ne

obrañuje zone opasnosti za ureñaje u kojima

se nanose i suše štamparske boje, kao i

nanošenje i sušenje premaznih sredstava na

otvorenom prostoru.

9. Pravilnik o tehničkim normativima za

projektovanje, grañenje, pogon i održavanje

gasnih kotlarica (Sl. List SFRJ 10/90 i 52/90)

Kotlarnice nisu klasifikovane kao zona

opasnosti pod uslovom da su ispunjeni

navedeni tehnički uslovi kod grañenja i

eksploatacije.

10. Magistralni gasovodi i naftovodi. Definisana fiksna rastojanja za zone

opasnosti. Do kraja nije jasno da li definisane

zone važe i za regulacione stanice unutar

fabričkih krugova. Sekundarni izvori

opasnosti (npr. prirubnice) drugačije

definisani u odnosu na JUS N.S8.007.

Navedeni problem ne predstavlja našu specifičnost. U tabeli 2 su navedeni neki inostrani propisi,

uputstva i druga dokumenta kojima je izvršen pokušaj regulisanja problematike definisanja vrsta i

širina zona opasnosti.



http://www.izp.rs/

http://www.izp.rs/

Tabela 2. –Neki od dokumenata u kojima je obrañena klasifikacija zona opasnosti u svetu. Publikacija Komentar

1. ICI/RoSPA Electrical Installations in

Flammable Atmospheres. 1976.

Interni dokument ICI u kojem su sugerisana

fiksna rastojanja za zone opasnosti zavisna od

vrste hemikalija. I danas se smatra veoma

kvalitetnim dokumentom za praktičnu upotrebu

iako nema formu standarda.

2. Hazardous Area Classification for Natural

Gas. British Gas, 1986

Kvantitativni pristup odreñivanja širine zone

opasnosti za prirodni gas.

3. NFPA30. Flammable and combustible

Liquid Code. National Fire Protection

Agency.

Definisana fiksna rastojanja za zone opasnosti.

4. NFPA70. National Fire Protection Agency. Definisana fiksna rastojanja za zone opasnosti.

5. Classification of Locations for Electrical

Installations in Petroleum Refineries.

API500A, American Petroleum Institute,

1982.


6. Classification of hazardous Areas, AS

2430, Australian Standards Association,

1981.

Definisana fiksna rastojanja za zone opasnosti,

zavisna od temperature zapaljivosti.

7. Area Classification. BP Chemicals, 1986. Definisana fiksna rastojanja za zone opasnosti

u kombinaciji sa primenom kvantitativne

metode.

8. Hazardous Area Classification: A guide for

Fire and Explosion Inspectors. Healt and

Safety Executive, 1986.

Definisana fiksna rastojanja za zone opasnosti

bazirana na osnovu ICI/RoSPA u kombinaciji

sa kvantitativnim modelom.

9. Highly Flammable Liquids in the Paint

Industry. Health and Safety Executive,

1978.


Ovakvo stanje praktično prisutno decenijama kod nas niko čak ni ne pokušava da promeni, makar

u delu usaglašavanja razlika koje su prisutne u postojećim propisima, ili donošenjem novih pravilnika

koji bi regulisali prisutne probleme odreñivanja zona opasnosti, naročito u proizvodnim postrojenjima.

Opravdanja se uglavnom svode na konstatacije da "treba rešiti pitanje nadležnosti", "čeka se donošenje

novog Zakona o zaštiti od požara" i slična objašnjenja karakteristična za našu svakodnevnicu. U

meñuvremenu, projektanti odreñenih postrojenja snose veoma veliku odgovornost za njihovo bezbedno

funkcionisanje zato što se primena protiveksplozivne zaštite u projektovanju proizvodnih pogona vrši

više po iskustvu i osećaju nego na osnovu konkretnih parametara. Da bi se ilustrovala veličina

problema, navodimo neke od primera koji nisu regulisani propisima:

• Proizvodnja hemikalija;

• Proizvodnja boja i lakova;

• Proizvodnja pesticida;

• Proizvodnja lekova;

• Gasne instalacije u proizvodnim objektima;

• Sušare poljoprivrednih proizvoda na zemni gas;

• Mašine i instalacije u štamparijama;



http://www.izp.rs/

http://www.izp.rs/

• Tipski kontejnerski sistemi generatora pare;

• Dizel-električni agregati;

• Sušare na zemni gas koje se koriste nakon postupka štampanja;

• Proizvodna postrojenja u rafinerijama;

• Naftne i istražne bušotine;

• Kolektorske i otpremne stanice na naftnim poljima;

• Druga specifična postrojenja koja nisu navedena.

Obzirom da je prisutan problem veoma širokog obima, možda bi ga bilo daleko lakše rešiti

primenom bilo kakvog priznatog ili široko prihvaćenog modela za proračun širina konkretnih zona

opasnosti, nego pisati pravilnike za svaki konkretan slučaj, što u našim uslovima predstavlja posao

kome se ne vidi kraj u doglednoj budućnosti. U dostupnoj literaturi ima dosta pokušaja i predloga u

cilju rešavanja problema.

2. PREDLOG OSNOVNE KONCEPCIJE

Direktivom 99/92/EC (ATEX137) uvedena je obaveza izvršenja procene rizika u eksplozivno

ugroženim sredinama, koja je tesno vezana sa verovatnoćom nastanka udesa u pojedinim granama

industrije. Kod nas su takvi podaci ili nepoznati ili su nepristupačni, za razliku od nekih zemalja u

kojima postoji pouzdana evidencija akcidentnih situacija. Na primer, prema FAR (Fatal Accident

Criterion) kriterijumu[4], procenjen rizik za radnike koji rade u hemijskoj industriji je 0.56 % prema

108 radnih sati. Poznato je da je kod izrade zadnje verzije standarda JUS N.S8.007 izbačena

verovatnoća nastanka eksplozivne smeše kao jedan od polaznih kriterijuma za definisanje zona

opasnosti.

Da bi se postavili konkretni kriterijumi, pošlo se od analize postojećih akcidentnih situacija.

Analizom su ustanovljene standardne dimenzije otvora iz kojih je emitovana supstanca, procenjena je

frekvencija ispuštanja prema podacima o kvarovima postrojenja. Na osnovu karakterističnih slučajeva

su ustanovljeni modeli emisije, isparavanja i disperzije reprezentativnih zapaljivih fluida. Nakon toga je

vršena procena verovatnoće nastanka paljenja i eksplozije. Ovim pristupom je obezbeñena osnova za

mnogo konkretniji, kvantitativni pristup proučavanju ove problematike uz pokušaj da se predloži metod

za definisanje zona po vrstama i širinama prostiranja na osnovu jasnih i konkretnih ulaznih podataka.

U slučaju da konkretni podaci nisu dostupni, moraju se analizirati pretpostavljani slučajevi

ispuštanja fluida instalacija koji u što je većoj meri moraju odgovarati uslovima koji se mogu ostvariti

u praksi, naročito na instalacijama cevovoda, ventilima i dr.

Procena rizika od moguće eksplozije bi trebao biti ključni ulazni parametar kod definisanja

zona. Procena rizika bi se bazirala na crtežima rasporeda opreme i instalacija, definisanjem tačaka koje

po odreñenim kriterijuma mogu biti okarakterisane kao izvori opasnosti, kao i modelima disperzije koji

bi bili osnova za procenu širine opasne zone. Dobijeni rezultati bi bili korigovani na osnovu kvaliteta

prisutne ventilacije, analizom potencijalno prisutnih izvora paljenja, kao i na osnovu definicija iz

postojećih propisa i alternativnih metoda koje je moguće primeniti.



http://www.izp.rs/

http://www.izp.rs/

3. PREDLOG KVANTITATIVNOG PRISTUPA

• Maksimalno pojednostaviti postupak proračuna;

• Koristiti proračune u kojima se kao ulazni podaci primenjuju osnovne fizičke hemijske osobine i

konstante;

• Eliminisanjem broja potrebnih ulaznih parametara za proračun bi se umanjila i mogućnost

povećanja grešaka u kasnijem toku proračuna;

• Proračune količine emitovanog fluida vršiti na bazi verovatnih karakterističnih slučajeva, od

manjeg intenziteta ispuštanja do simulacije havarijskih situacija;

• Proračun disperzije fluida u prostoru vršiti za koncentracije karakteristične za definiciju

kriterijuma bezbednog prostora.

• U skladu sa utvrñenim kriterijumima i dobijenim rezultatima proračuna, definisati širinu

povredive zone i usvojuti zone opasnosti.

3.1. PRORAČUN KOLIČINE EMITOVANOG GASA

3.1.1. Isticanje gasa ili pare brzinom manjom od brzine zvuka

G – Protok mase po jedinici površine, ili brzina mase (kg/m2s)

CD – Koeficijent isticanja

P – Apsolutni pritisak (N/m2)

V – specifična zapremina gasa

k – koeficijent ekspanzije.

3.1.2. Emisija tečnog gasa

Vrednosti kosficijenta CD: = 0.62

= 0.82

3.2. PRORAČUN KOLIČINE PROSUTE TEČNOSTI

3.2.1. Parna frakcija isparljive tečnosti

cpL – specifična toplota tečnosti (kJ/kgK)

−

−=

−k

k

D

P

P

k

kvP

v

CG

1

1

211

2

11

2

)( 212 PPCG LD −= ρ

)( b

v

pL

f TTH

c−

∆= 1ϕ



http://www.izp.rs/

http://www.izp.rs/

φf – Parna masena frakcija

∆Hv – Latentna toplota (kJ/kg)

Tb – Temperatura ključanja

T1 – Temperatura tečnosti.

3.2.2. Površina razlivene tečnosti

81

2048

4

tp

VA

π=

3.2.3. Isparavanje tečnosti

G – Protok mase po jedinici površine, ili brzina mase (kg/m2s)

Pa – atmosferski pritisak (bar)

Pa – pritisak pare (bar)

Dp – Prečnik površine razlivene tečnosti (m)

n – Satonov indeks (0.44 za klasu stabilnosti F)

nc – Indeks isparljivosti (0.18 za klasu stabilnosti F)

u – Brzina strujanja vazduha (m/s)

ρv – gustina pare

λ – konstanta (1.8*10-3

za klasu stabilnosti F).

3.3. DISPERZIJA FLUIDA

Vrši se za različite slučajeve

• Gasovi lakši od vazduha;

• Gasovi neutralne gustine;

• Gasovi teži od vazduha;

• Disperzija dvofaznih sistema;

• Gisperzija para tečnosti koje su uvek teže od vazduha, uz definisani proračun njihove

isparljivosti.

Proračuni udaljenosti karakterističnih koncentracija se mogu vršiti i upotrebom javno dostupnih

softvera[6], ili klasičnog proračuna na bazi poznatih modela (Gaus, Britter-McQuaid, model disperzije

teškog gasa itd.)

cn

pa

vv

DuP

PuG

=

2

2ρλ

n

nnc +

=2



http://www.izp.rs/

http://www.izp.rs/

4. ZAKLJUČAK

Sugerisano je da rad na definisanju zona opasnosti bude usmeren u sledećim pravcima:

� U skladu sa obavezom vršenja procene rizika u eksplozivno ugroženim prostorima, mora se

izvršiti i analiza posledica za moguće havarijske situacije. Obzirom da JUS N.S8.007 razmatra

isključivo normalan rad pogona, neophodno je izvršiti usaglašavanje navedenih propisa.

� Poreñenje raspoloživih kriterijuma procene rizika u cilju izbora najpovoljnije varijante, kao i

naknadne modifikacije u cilju dobijanja forme pogodne za klasifikaciju zona opasnosti;

� Unapreñenje raspoloživih modela za požar i eksploziju;

� Definisati karakteristične primere za izvore emisije;

� Procena mogućnosti povreñivanja koje nastaju kao posledica eksplozije ili emisije;

� Primena modela na odreñivanje uslova za instalacije na otvorenom prostoru;

� Proučavanje uslova za samopaljenje emitovane supstance;

� Razvoj koncepta ograničene relaksacije za instalacije na otvorenom prostoru, uključujući

kriterijume za primenu relaksacije i do koje mere se mogu primeniti;

� Proširenje posla na instalacije unutar objekata, koji bi se sastojao od sledećeg:

• Razvoj tehnika identifikacije opasnosti;

• Provera mehanizama disperzije zavisnih od ventilacije;

• Definisanje situacija za koje je jasna kvantifikacija zoniranja, pokušaj u pravcu

tipiziranja slučajeva za gasove lakše od vazduha, gasove neutrelne gustine i gasove teže

od vazduha;

� Moguća revizija postojećeg koncepta definisanja zona i zamena za definisanje širine

potencijalno ugroženog prostora.

� Primena sistema uz predlog metode za odreñivanje zona opasnosti.

5. LITERATURA:

1. JUS IEC 79-10: Klasifikacija ugroženih prostora, treće izdanje, 1995-12. Savezni zavod za

standardizaciju, Beograd, 1995.

2. Pravilnici navedeni u tabeli 1.

3. Dokumenta navedena u tabeli 2.

4. A.W.Cox, F.P.Lees and M.L.Ang: Classification of Hazardous Locations. Institution of Chemical

Engineers ICHEME, Rugby, Warwickshire CV21 2HQ, UK, 5th Edition April 1998.

5. Area Classification Code for Installations handling flammable liquids. Model code of safe practice,

part 15. Institute of Petroleum, London, UK, 2nd Edition August 2002.

6. http://www.epa.gov (programi ALOHA, ARCHIE, TSCREEN...)



http://www.izp.rs/

http://www.izp.rs/

kvantitativni pristup odreðivanju zona … tribina radovi/ex_tribina_4/010... · jus iec 79-10...

Documents