Hoe bepalen we de gevarenzone bij ruimtelijke ventilatie en gasexplosiegevaar?

Gevarenbronnen
Een gevarenzone wordt bepaald door de aanwezigheid van een gevarenbron. Een gevarenbron is hier een plaats waar gas, damp, nevel of vloeistof kan vrijkomen en die een explosieve atmosfeer kan vormen. Er zijn 4 soorten gevarenbronnen:

  • Een continue gevarenbron: geeft in principe een zone 0 (een plaats waar vrijwel continu een brandbare atmosfeer aanwezig is).
  • Een primaire gevarenbron: geeft in principe een zone 1 (een plaats waar regelmatig een brandbare atmosfeer aanwezig is).
  • Een secundaire gevarenbron: geeft in principe een zone 2 (een plaats waar zelden een brandbare atmosfeer aanwezig is).
  • Geen gevarenbron: geeft geen gevarenzone, Niet Gevaarlijk Gebied (een plaats waar vrijwel nooit een brandbare atmosfeer aanwezig is).

Kunstmatige ruimtelijke ventilatie
Deze vorm van ventilatie wordt in gebouwen veel toegepast. In het kader van de NPR 7910-1 dient deze ventilatie altijd aan een paar voorwaarden te voldoen, die we eerst hieronder opsommen:

  • De ventilatie dient te worden bewaakt door flowdetectie of drukverschil-meting. Bij het uitvallen van de ventilatie dient er een alarm te worden gegeven en afhankelijk van de beschikbaarheid dient een tweede ventilator automatisch te worden gestart. Na het alarm dient de ventilatie zo snel mogelijk te worden herstart.
  • De ventilatiecapaciteit dient voldoende te zijn, om enerzijds de ruimte minimaal 4x per uur te verversen en anderzijds de gevarenbron voldoende te verdunnen.
  • De ventilatie dient gunstig te zijn aangebracht, dat wil bijvoorbeeld zeggen dat zware gassen in de omgeving van de vloer moeten worden afgezogen.

In tabel 7 van de NPR 7910-1 komen 3 verschillende vormen van beschikbaarheid tegen:

  • Zwakke beschikbaarheid: de ventilatie valt regelmatig uit (deze vorm lijkt praktisch niet echt waarschijnlijk).
  • Voldoende beschikbaarheid: de ventilatie valt slechts zelden uit.
  • Goede beschikbaarheid: bij uitval van de ventilator start een tweede ventilator automatisch op.

ventilatietabel gebaseerd op NPR 7910-1_2021
Ventilatietabel gebaseerd op NPR 7910-1_2021
  1. Continue bron = zone 0, primaire bron = zone 1, secundaire bron = zone 2.
  2. r1 = 1 m bij een lekdebiet tot 1 gram/s, r1 = 7 m bij een lekdebiet van 1 – 10 gram/s, r1 = anders bepaald bij een lekdebiet > 10 gram/s. (LET OP!: lekdebieten gaat over gram/s damp of gas). In bijlage B van de NPR 7910-1 staan voorbeelden van lekdebieten. Hieruit valt op te merken dat de meeste lekdebieten kleiner dan 1 g/s zijn. Dus afmetingen van zones worden veelal bepaald met r1 = 1 m. Afhankelijk van de dichtheid van het gas, ontstaat het hoedjesmodel, bol-model of paddenstoelmodel.
  3. Beperkte ventilatie is natuurlijke trek. De capaciteit kan worden ingeschat door met een luchtsnelheid van 0,1 m/s door openingen te rekenen.
  4. De ventilatievoud moet niet al te klein worden, anders moet deze situatie worden beschouwd als geen ventilatie.
  5. De ventilatievoud moet minimaal 4x per uur de inhoud van de ruimte verversen en ook de bron tot 10% LEL of 25% LEL verdunnen.
  6. De afmetingen van de verwaarloosbare zone dienen zelf geïnterpreteerd te worden. Voor verwaarloosbaar kan een afmeting van 50 cm worden gehanteerd. De genoemde afmeting van 50 cm is een indicatie (staat niet in de NPR 7910-1). Het is de bedoeling dat in de verwaarloosbare zone geen ontstekingsbronnen overeenkomstig de zone aanwezig zijn.
  7. De afmeting van de zone kan worden beperkt tot een zoneafmeting van r1 = 1 m, 7 m of anders bepaald, als er ook sprake is van beperkte ventilatie met voldoende capaciteit of kunstmatige ruimtelijke ventilatie met voldoende capaciteit en goede beschikbaarheid.

Het belang van de beschikbaarheid komt tot uiting in de afmetingen van de gevarenzones. Het grote voordeel van goede beschikbaarheid is de beperkte omvang van de gevarenzone, r1 = 1 m, 7 m of anders bepaald. Bij voldoende beschikbaarheid dient de gehele ruimte te worden gezoneerd.

Dus voor alle duidelijkheid:

  • Ventilatie systeem voor ruimtelijke ventilatie met 1 ventilator: zonering van de gehele ruimte.
  • Ventilatiesysteem voor ruimtelijke ventilatie met 2 ventilatoren: zonering met r1 = 1 m, 7m of anders bepaald.

Goede beschikbaarheid
Het belang van goede beschikbaarheid is in sommige gevallen groot. Nu geeft de NPR 7910-1 nog een andere mogelijkheid om de ventilatie als goed te beschouwen. Indien een andere voorziening is aangebracht, die bij uitval van ventilatie het vrijkomen van brandbare stof direct verhindert, door het automatisch wegnemen van de gevarenbron, dan mag de beschikbaarheid ook als goed worden beschouwd.

Voorbeelden
Na uitval van de ventilatie valt een klep dicht, waardoor er geen gevarenbron meer is. (Uiteraard dient de kwaliteit van deze klep wel in ogenschouw te worden genomen.) Indien er in deze situatie sprake is van ruimtelijke ventilatie met voldoende beschikbaarheid en voldoende capaciteit, mag door deze voorziening de beschikbaarheid als goed worden beschouwd. Maar let goed op: na uitval van de ventilator dienen de gevarenbronnen automatisch te worden weggenomen.

Stel dat na uitval van de ventilatie een klep wordt gesloten, maar dat nog steeds brandbare dampen uit een open vat komen, dan is er geen sprake van het automatisch wegnemen van de gevarenbron en mag de ventilatie niet als goed worden beschouwd. Hier zijn ook wel weer oplossingen voor, denk aan een lokale afzuiging die deze specifieke gevarenbron wegneemt en waarbij de ventilator van de lokale afzuiging op een andere verdeelinrichting is aangesloten. Kortom genoeg oplossingen zijn er mogelijk. Denk er wel aan dat het systeem van alarmering, klep sluiten, etc. dient te voldoen aan o.a. de IEC 61511 (SIL).

Rest nog een toelichting te geven op “zwakke beschikbaarheid”. Dit betekent in de praktijk dat de ventilatie dus regelmatig uitvalt. Dit is een zeer onwaarschijnlijke situatie. Indien de elektromotor en de ventilator juist zijn gekozen en ook de motorbeveiliging correct is uitgevoerd, lijkt het onwaarschijnlijk dat de ventilatie regelmatig zal uitvallen. Ook voor zwakke beschikbaarheid is alarmering bij uitval verplicht, net als bij voldoende en goede beschikbaarheid. Dus in de praktijk is er bijna altijd sprake van voldoende beschikbaarheid of goede beschikbaarheid.

Indien er geen alarmering op de ventilatie aanwezig is, dan telt de ruimtelijke ventilatie niet mee en vallen we terug op geen ventilatie of als er voldoende openingen zijn op beperkte ventilatie.


De capaciteit
We willen voorkomen om hier alle berekeningen te herhalen, zoals deze in de NPR 7910-1 zijn genoemd. Daarvoor verwijzen we naar hoofdstuk 8.3.3.3 van de NPR 7910-1. Deze berekeningen lijken heel erg lastig, maar vallen op zich wel mee. Belangrijk is in te zien dat er twee voorwaarden zijn:

  • allereerst dient een lek zodanig te worden verdund dat er een concentratie van 10% LEL ontstaat (dus een niet explosief mengsel, LEL is explosief mengsel)
  • de ruimte dient minimaal 4 x per uur te worden ververst.

Ad. 1
Lastig punt bij deze berekening op basis van het lekdebiet is de grootte van het lek. In de NPR 7910-1 wordt in de meeste gevallen uitgegaan van een lek van 1 gram / seconde (damp). In bijlage B van de NPR 7910-1 staan voorbeelden van lekdebieten. Of een lek van 1 gram / s realistisch is, kunt u in de praktijk nog eens bezien. Als we hier nog verder aan willen rekenen, kunnen we gebruik maken van formules die in de IEC 60079-10-1 staan (let er op dat u de nieuwste versie gebruikt!).

Ad. 2
De inhoud van de ruimte dient bij ruimtelijke ventilatie minimaal 4x per uur te worden ververst. In de praktijk is deze capaciteit vaak doorslaggevend. Stel er is een ruimte van 20 m lang, 10 m breed en 4 m hoog, dus 800 m3, dan dient de ruimte vier keer per uur te worden ververst, dus er is een capaciteit nodig van 3200 m3/uur. Deze capaciteit is vaak veel groter dan de capaciteit die nog zou zijn om 1 gram/s van een lek te verdunnen op 10% LEL. Bijvoorbeeld: een lek van 1 gram / s ethanol-damp heeft een capaciteit nodig van 575 m3/uur. Let op: om uit een plas ethanol 1 gram/seconde damp te krijgen moet er nogal wat gebeuren. Dus verwar de vloeistoflekkage niet met een lekdebiet van 1 gram/seconde damp.

In de NPR 7910-1 staat in bijlage C een aantal voorbeelden van berekeningen.


Als laatste willen we nog wijzen op tabel 5 van de NPR 7910-1 over het optellen van de gevarenbronnen. Stel u heeft een ruimte met daarin 20 flensverbindingen die u als een secundaire bron heeft beschouwd. Dan nemen we voor de ventilatieberekening 1x een secundaire bron met het hoogste lekdebiet en berekenen op basis hiervan de ventilatiecapaciteit. Stel dat er 20 primaire gevarenbronnen zijn (bijvoorbeeld 20 tappunten) dan gebruiken we tabel 4 uit de NPR 7910-1 en berekenen we de capaciteit op basis van het lekdebiet van 7 primaire bronnen met het hoogste lekdebiet.


Tot slot: het berekenen van de ventilatiecapaciteit kan in de praktijk best lastig zijn. Vaak ontbreken de gegevens van de ventilatiecapaciteit en moeten er ook metingen worden gedaan. In de EX 002 training gaan we in de praktijk bepalen of de ventilatie al of niet voldoende is. Hiervoor meten we de inhoud van de ruimte, de capaciteit van de afzuiging en bepalen we het lekdebiet in het ATEX tanklokaal.