مضاد للانفجار وآمن ذاتيًا ومقاوم للَّهب: ماذا تعني هذه المصطلحات الثلاثة فعلًا

كل شهر، يكتب المشترون الباحثون عن هاتف يجوز لهم حمله بشكل مشروع إلى مصفاة أو محطة غاز أو ورشة طلاء عبارات هاتف محمول مضاد للانفجار وهاتف محمول مقاوم للَّهب وهاتف آمن ذاتيًا في مربع البحث نفسه، على افتراض أن العبارات الثلاث تسمّي منتجًا واحدًا. وهي ليست كذلك. فهي تسمّي ثلاث أفكار هندسية مختلفة، وواحدة فقط منها متاحة واقعيًا في جهاز يمكن وضعه في الجيب.

التمييز هنا تجاري لا أكاديمي. فمواصفات الشراء التي تطلب «هاتفًا مضادًا للانفجار» فضفاضة إلى درجة أن يستجيب لها هاتف متين لـ Zone 2 وهاتف آمن ذاتيًا لـ Zone 1، وغالبًا ما يفوز الأرخص. أما المواصفات التي تحدد المنطقة ومستوى حماية المعدات ومفاهيم الحماية المقبولة فلا يستطيع الجهاز الخطأ الإجابة عنها أصلًا. كُتبت هذه المقالة لتنقلك من النوع الأول من المواصفات إلى الثاني.

ثلاث كلمات، وثلاث أفكار مختلفة

لم تكن للحماية من الانفجار طريقة واحدة قط. فهناك عائلة من التقنيات المعترف بها، تعالج كل منها مثلث الاشتعال من اتجاه مختلف، وتُعرض كل منها كجزء مستقل من سلسلة IEC 60079. وثلاث من هذه التقنيات تتسبب في معظم الالتباس.

المقاوم للَّهب، ووسمه Ex d، هو الاحتواء. المعيار هو IEC 60079-1. الفكرة أنك تقبل أن يدخل خليط متفجر إلى الهيكل، وتقبل أن الأجزاء الكهربائية في الداخل قد تشعله. ثم تبني الهيكل بحيث ينجو من الانفجار الداخلي دون أن ينكسر، وبحيث يكون كل وصلة وفتحة عمود فجوة طويلة وضيقة مشغولة بدقة. وهذه الفجوة، أي مسار اللهب، تبرّد الغازات المنفلتة إلى ما دون درجة حرارة اشتعال الجو المحيط قبل أن تصل إليه. احتواء وتبريد، لا منع.

«المضاد للانفجار» هو الاسم الأمريكي الشمالي للفكرة نفسها. ففي الكود الكهربائي الوطني NFPA 70 يُعرَّف الجهاز المضاد للانفجار بما يطابق ذلك في جوهره: هيكل قادر على تحمّل انفجار غاز أو بخار محدد يقع داخله ومنع اشتعال الجو المحيط به. فـ«مضاد للانفجار» و«مقاوم للَّهب» اسمان إقليميان لتقنية واحدة. وإذا كتبت ex proof phone أو exproof phone في استفسار فهذا ما تعنيه الكلمات ظاهريًا، رغم أنه نادرًا ما يكون ما يريده صاحب الاستفسار.

السلامة الذاتية، ووسمها Ex i، هي المنع. المعيار هو IEC 60079-11. فبدلًا من بناء حصن حول دائرة قادرة على الإشعال، تصمّم الدائرة بحيث لا تصبح قادرة على الإشعال أصلًا. فالجهد والتيار والطاقة المخزّنة في المكثفات والملفات ودرجات حرارة أسطح المكوّنات كلها مقيَّدة بحيث لا يحمل أي شرر أو نقطة ساخنة يمكن أن تنتجها المعدات طاقة كافية لإشعال الغاز المحدد. لا شيء ليُحتوى، لأنه لا شيء قادر على إشعال أي شيء.

العائلة الكاملة لمفاهيم الحماية

من المفيد رؤية المجموعة كلها دفعة واحدة، فالحديث عن هاتف للمناطق الخطرة يمسّ أربعة منها على الأقل.

ما زال وسم تاريخي واحد يظهر في أوراق البيانات وفي سجلات المواقع القديمة: Ex nA، أي المعدات غير المولِّدة للشرر، من معيار «نوع الحماية n» IEC 60079-15. وهو لم يعد موجودًا في ذلك المعيار. فعندما انتقل IEC 60079-15 إلى إصداره الخامس سُحب Ex nA وانتقلت متطلباته إلى IEC 60079-7 كمستوى حماية Ex ec. إن Ex nA وEx ec يصفان مستوى الحماية نفسه، وإذا كنت تقرأ مواصفات أو سجل معدات ما زال يذكر nA فعامله على أنه ec. وبالمنطق نفسه أصبح nL المحدود الطاقة Ex ic بموجب IEC 60079-11. ويهم هذا عند المقارنة بين عرضين متنافسين يستخدمان صياغات من حقب مختلفة للقدرة نفسها في Zone 2.

لماذا ليس الهاتف المضاد للانفجار منتجًا حقيقيًا

الهواتف المقاومة للَّهب موجودة. فهي منتجات صناعية عادية تمامًا، تُثبَّت على جدار أو عمود بجوار غرفة المضخات، وإذا نظرت في أوراق مواصفاتها ستفهم لماذا لا يمكن تصغير هذا المفهوم إلى هاتف محمول. فالهاتف الصناعي النموذجي من نوع Ex d صندوق من الألمنيوم المصبوب أو الفولاذ المقاوم للصدأ بأبعاد تقارب 200 × 330 × 130 ملم. وتتراوح الأوزان المنشورة بين نحو 7 و12 كيلوغرامًا. وهذه الكتلة ليست للزينة؛ بل هي ما تكلّفه فعليًا من معدن فجوةُ لهب معتمدة وهيكل مصنّف للنجاة من انفجار داخلي.

والآن أدرج ما يجب أن يعرضه الهاتف الذكي للعالم الخارجي: شاشة لمس يجب أن يضغط عليها المستخدم، ومنفذ ميكروفون، ومنفذ سماعة، ونافذة كاميرا، ومنفذ شحن واحد على الأقل، وأزرار. وكل واحد منها فتحة في الهيكل، وبموجب مفهوم مقاوم اللهب يجب أن تصبح كل فتحة فجوة لهب معتمدة أو مجموعة مختومة معتمدة بشكل منفصل. أي أنك ستبني وعاء ضغط مشغولًا بواجهة زجاجية، وستظل مضطرًا للتعامل مع خلية ليثيوم داخله. وسيزن الناتج عدة كيلوغرامات، وتفوق كلفته كلفة الهاتف بكثير، ولن يحمله أحد صعودًا على درج إلى نقطة أخذ العينات.

أما السلامة الذاتية فتتقلص بشكل رائع بالمقارنة، لأن الهاتف أصلًا جهاز منخفض الطاقة. فهو يعمل بجهد من بضعة فولتات من خلية واحدة. والعمل الهندسي حقيقي وليس هيّنًا: فجهة الاعتماد تقيّم الاشتعال بالشرر والاشتعال الحراري لكل دائرة، وتُولى البطارية ودوائر حمايتها عناية خاصة، ويجري التقييم في ظروف العطل لا في التشغيل العادي فقط. لكنه ممكن في جهاز بحجم الهاتف العادي ووزنه، وهذا بالضبط سبب كون كل هاتف جاد للمناطق الخطرة في السوق جهازًا من نوع Ex i.

لذا فحين تعلن ورقة بيانات عن هاتف مضاد للانفجار لـ Zone 1، فإن ما وراءه هو هاتف آمن ذاتيًا. فقد ابتعدت الكلمة التسويقية عن كلمة الشهادة ببساطة.

ia وib وic: الجزء الذي يتجاهله المشترون

السلامة الذاتية ليست شيئًا واحدًا. فـ IEC 60079-11 يعرّف ثلاثة مستويات، والفرق بينها هو عدد الأعطال التي يجب أن ينجو منها التصميم مع بقائه غير قادر على الإشعال.

• Ex ia يبقى آمنًا مع أي مزيج من عطلين محسوبين يقعان في وقت واحد. ويحمل مستوى حماية المعدات Ga وهو المستوى الوحيد المناسب لـ Zone 0.
• Ex ib يبقى آمنًا مع عطل واحد. ويحمل EPL Gb ويناسب Zone 1.
• Ex ic آمن في التشغيل العادي. ويحمل EPL Gc ويناسب Zone 2.

مستوى الحماية الأعلى يفي دائمًا بمتطلب أدنى، فيمكن استخدام جهاز Ex ia في Zone 1 وZone 2، ويمكن استخدام جهاز Ex ib في Zone 1 وZone 2 لكن ليس في Zone 0. وهذا أنفع ما في سلسلة الوسم كلها، وهو أكثر ما يضيع حين تُكتب المواصفات بلغة تسويقية. يمكن أن يُباع هاتفان كلاهما على أنه ex mobile phone. فإذا كان أحدهما Ex ic IIC T4 Gc والآخر Ex ib IIC T4 Gb فهما ليسا منتجين متنافسين، بل معدّتان لمنطقتين مختلفتين من منشأتك.

فخ Zone 2

نسبة كبيرة من الهواتف المتينة المسوَّقة كمنتجات هاتف للمناطق الخطرة معتمدة لـ Zone 2 وZone 22 فقط، وعادةً عبر السلامة المعززة بالمستوى ec. وهذا اعتماد مشروع ومنتج مفيد فعلًا. لكنه ببساطة ليس جهازًا لـ Zone 1، وZone 1 هي حيث يقضي المشغّلون الميدانيون وفرق الصيانة وفرق التفتيش يومهم فعليًا في معظم منشآت المعالجة.

يستغرق الفحص خمس ثوانٍ متى عرفت أين تنظر. ابحث عن حروف مستوى حماية المعدات في نهاية سلسلة الوسم. Gb تعني صلاحية Zone 1. وGc تعني Zone 2 فقط. وإذا كان الوسم Ex ec أو Ex nA فهو جهاز Zone 2 مهما كان عنوان الكتيّب. وإذا عرض مورّد zone 1 mobile phone وكان الوسم على الشهادة ينتهي بـ Gc فإن العرض لا يستوفي المتطلب، ومكان هذا التباين هو توضيحات المناقصة لا تقرير حادثة في الموقع بعد عامين.

قراءة سلسلة الوسم

يبدو الوسم الأوروبي لهاتف غاز مخصص لـ Zone 1 هكذا:

II 2 G Ex ib IIC T4 Gb

اقرأ من اليسار إلى اليمين. II هي مجموعة المعدات، أي الصناعة السطحية لا التعدين. و2 هي فئة المعدات في ATEX، وتقابل Zone 1 للغاز. وG تعني غاز لا غبار؛ والجهاز الذي يغطي الاثنين سيحمل سلسلة ثانية تنتهي بـ D. وEx تقدّم نوع الحماية. وia سلامة ذاتية بمستوى العطلين. وIIC مجموعة الغاز، وهي الأشد صرامة، وتشمل أجواء الهيدروجين والأسيتيلين إضافةً إلى كل ما في IIA وIIB. وT4 فئة درجة الحرارة، أي أقصى درجة حرارة سطح 135 °C. وGb مستوى حماية المعدات، ويؤكد Zone 1.

وإلى جانب تلك السلسلة ينبغي أن ترى أيضًا نطاق درجة الحرارة المحيطة، وتصنيف IP، ورقم الشهادة، وفي معدات ATEX علامة CE مع الرقم المكوّن من أربعة أرقام للجهة المبلَّغة التي تشرف على جودة الإنتاج. وقد فصّلنا سلسلة الوسم بمزيد من التفصيل، إلى جانب جدول الشهادة الذي تأتي منه، في أدلة الاعتماد في مكتبة الرؤى لدينا.

لماذا تباعدت الكلمات، ولماذا يعكس البحث ذلك

انقسم المصطلح على أسس إقليمية ثم تسرّب. ففي أمريكا الشمالية، تُعدّ الأغلفة المضادة للانفجار التقنية الأبرز لـ Division 1 في المحركات وصناديق التوصيل وتجهيزات الإنارة ومحطات التحكم، فأصبحت «مضاد للانفجار» اختصارًا ميدانيًا لـ«آمن للاستخدام حيث يوجد غاز». وفي أجزاء من جنوب آسيا والخليج، المصطلح اليومي للفكرة نفسها هو «مقاوم للَّهب»، وتصل الاستفسارات عن flame proof mobile دون أن تعني شيئًا أدق من هاتف لمنطقة خطرة. وفي أوروبا وضع توجيه ATEX كلمة ATEX على كل شيء، فيطلب المشترون ATEX mobile phone أو ATEX phone وهم يقصدون جهازًا معتمدًا، أيًّا كان المفهوم.

لا شيء من هذا خطأ يستحق التصحيح في الحديث الشفهي، لكنه يستحق التصحيح في الوثائق. يجوز أن تختلف لغة البحث عن لغة المواصفات، والمورّد الذي يفهم الاثنتين أسهل في التعامل من مورّد يحاضرك في المصطلحات.

ما يجب كتابته في مواصفات الشراء

فيما يلي هيكل مواصفات لا يمكن أن يستجيب له جهاز غير مناسب. استبدل القيم الموضوعة بين الأقواس المربعة بالقيم الواردة في مخطط تصنيف المناطق الخطرة الخاص بموقعك.

1. تصنيف المنطقة. يجب أن يكون الجهاز مناسبًا للغاز في [Zone 1] وللغبار في [Zone 21] وفق التصنيف الوارد في IEC 60079-10-1 وIEC 60079-10-2، أو لـ [Class I, Division 1, Groups C and D] إذا كان الموقع مصنفًا وفق NEC 500.
2. مستوى حماية المعدات. الحد الأدنى لـ EPL هو [Gb] للغاز و[Db] للغبار. لا تُقبل الأجهزة المعلَّمة Gc أو Dc فقط.
3. مجموعة الغاز والغبار. مجموعة الغاز [IIC]. مجموعة الغبار [IIIC].
4. فئة درجة الحرارة. [T4] أو أفضل، مع بيان نطاق درجة الحرارة المحيطة المعتمد على أن يغطي [من ناقص 20 إلى زائد 55] °C.
5. مفهوم الحماية. السلامة الذاتية وفق IEC 60079-11 بمستوى [ia أو ib]. لا تُقبل في هذه المنطقة السلامة المعززة بمستوى ec، ولا نمط عدم التشرر nA، ولا التنفس المقيَّد nR.
6. الاعتماد. شهادة مطابقة IECEx سارية، وبالنسبة إلى المعدات المطروحة في السوق الأوروبية، شهادة فحص النوع الأوروبية وفق ATEX. وبالنسبة إلى المواقع في الولايات المتحدة، إدراج الجهاز للموقع المصنف من قِبل مختبر اختبار معترف به وطنيًا.
7. الوثائق. جدول الشهادة، وجميع الشروط الخاصة للاستخدام إذا كان رقم الشهادة منتهيًا بالحرف X، وإعلان المطابقة، ودليل التعليمات، على أن تُسلَّم قبل الترسية.
8. الوسم. صورة فوتوغرافية لملصق المنتج الفعلي، ليتم التحقق منها حرفًا بحرف مقابل الشهادة.

سطران من هذه القائمة يؤديان معظم العمل. السطر 2 يمنع الاستعاضة بجهاز Zone 2. والسطر 5 يمنع مشكلة المصطلحات، لأنه يسمّي المفاهيم لا الفئة التسويقية. وإن لم تغيّر شيئًا آخر في كتابتك، فغيّر هذين.

أين يتناسب هاتف Class I Division 1

يطلب المشترون في المواقع التي تعتمد المدونات الأمريكية هاتف Class I Division 1، والمقابلة ليست واحدًا لواحد تمامًا. فالمعدات المعلَّمة بحسب المناطق (Zones) مقبولة في مواقع Division 2 بموجب قواعد القبول المتبادل في المادة 500 من NEC، لكن موقع Division 1 يتطلب عمومًا معدات مدرجة لـ Division 1. ولهذا تدير الشركة المصنّعة التي تستهدف النظامين برنامجَي اعتماد لا برنامجًا واحدًا، ولهذا لا تكفي شهادة ATEX أو IECEx وحدها لاستيفاء متطلب Division 1 الأمريكي. نتناول الأنظمة الثلاثة وحدود الاعتراف المتبادل بينها في دليل منفصل.

موقع IS-04Z1

صُمّم SAMS IS-04Z1 لـ Zone 1 وZone 21، مع وسم ATEX مستهدف هو II 2 G Ex ib IIC T4 وهدف NEC 500 Class I Division 1 للمشاريع في أمريكا الشمالية. وهو في مرحلة ما قبل الإطلاق، والاعتماد قيد الإجراء، والإطلاق في الربع الرابع من 2026، لذا فالمفيد طلبه اليوم هو ورقة البيانات وجدول الاعتماد المكتوب، لا شهادة لم تصدر بعد. وترد المسارات التنظيمية في كل بلد في صفحات الأسواق، ومنها المملكة المتحدة وألمانيا والولايات المتحدة والمملكة العربية السعودية.

الخلاصة

إن «مضاد للانفجار» و«مقاوم للَّهب» تقنية واحدة باسمين إقليميين، وتعنيان الاحتواء، وتخصّان المعدات المثبتة على الجدران لا المعدات التي تُحمل في الجيب. أما السلامة الذاتية فهي تحديد للطاقة، وهي ما تستخدمه كل الهواتف الجادة للمناطق الخطرة، ومستوياتها الثلاثة تحدد المنطقة التي يجوز للجهاز دخولها. اكتب المنطقة وEPL والمفهوم في مواصفاتك وستزول مشكلة المصطلحات.

الأسئلة الشائعة

المصادر الرسمية

• نظرة عامة على المناطق الخطرة (Ex) لدى IEC
• نظام IECEx
• HSE: DSEAR
• OSHA 29 CFR 1910.307
• NFPA 70 (الكود الكهربائي الوطني)