مناطق وأقسام المناطق الخطرة: كيف يحدد التصنيف جهازكم

كل مواصفات للمعدات التي ستُحمل إلى داخل المنشأة تبدأ من المكان نفسه، وهو ليس ورقة البيانات. إنها تبدأ من مخطط: مخطط تصنيف المناطق الخطرة، الذي يقسّم الموقع إلى مناطق بحسب مدى احتمال وجود جو قابل للاشتعال، وكم يدوم. إذا أصبت في هذا المرجع أجاب سؤال الجهاز عن نفسه. وإذا أخطأت فقد تشتري منتجًا معتمدًا أصليًا تمامًا لكنه غير مسموح به في المكان الذي يعمل فيه أفرادك فعلًا.

يوجد نظامان مستخدمان في العالم لوصف مناطق المناطق الخطرة ونظيرهما في أمريكا الشمالية وهو الأقسام (Divisions). وهما يتداخلان ولا يتطابقان، وينتهي الأمر بمعظم المشغّلين الكبار إلى التعامل مع كليهما. يشرح هذا الدليل ما يقوله كل منهما، ومن يقرر، وماذا تعني النتيجة حين تشتري جهازًا لا محرّكًا.

المناطق (Zones): نظام IEC والنظام الأوروبي

يقسّم نظام المناطق بحسب الوسط أولًا ثم بحسب الاحتمال. فللغازات والأبخرة والرذاذ ثلاث مناطق مُعرَّفة في IEC 60079-10-1. وللغبار القابل للاحتراق ثلاث مناطق أخرى مُعرَّفة في IEC 60079-10-2.

كثيرًا ما تُرفق وثائق الإرشاد أعدادًا تقريبية للساعات بهذه الأوصاف، على نحو أكثر من ألف ساعة في السنة لـ Zone 0، وبين عشر وألف ساعة لـ Zone 1، وأقل من عشر ساعات لـ Zone 2. وهذه الأرقام وسيلة تخطيط تستخدمها بعض مدونات الممارسة. أما التعريفات في المواصفة فمكتوبة بدلالة الاحتمال والمدة في التشغيل العادي لا بالساعات، وينبغي أن تُبنى دراسة التصنيف على العملية لا على الحساب.

هناك أمران يُغفلان باستمرار بشأن مناطق الغبار. الأول أن الغبار والغاز يُصنَّفان بشكل مستقل، فقد يكون الموقع Zone 2 للغاز وZone 21 للغبار في المكان المادي نفسه، ويجب أن تستوفي المعدات الشرطين. والثاني أن مناطق الغبار تحددها الطبقات والنظافة العامة بقدر ما تحددها السحب، ولهذا قد تحمل قاعة تعبئة الأسمدة أو منشأة مناولة المعادن تصنيف غبار أشد مما يوحي به الغبار المرئي.

الأقسام (Divisions): نظام أمريكا الشمالية

يعتمد الكود الكهربائي الوطني NFPA 70 تقسيمًا مختلفًا. فالمادة 500 تقسّم بحسب الفئة (Class) تبعًا لنوع المادة القابلة للاحتراق، ثم بحسب القسم (Division) تبعًا للاحتمال.

• Class I تشمل الغازات القابلة للاشتعال، والأبخرة الناتجة عن السوائل القابلة للاشتعال، والأبخرة الناتجة عن السوائل القابلة للاحتراق.
• Class II تشمل الغبار القابل للاحتراق.
• Class III تشمل الألياف والذرّات المتطايرة القابلة للاشتعال.
• Division 1 تعني أن الخطر موجود في ظروف التشغيل العادية، أو بشكل متكرر بسبب الإصلاح أو الصيانة أو التسرب.
• Division 2 تعني أن الخطر موجود فقط في الظروف غير العادية، مثل تعطل حاوية أو نظام تهوية.

الفرق البنيوي المهم أن نظام الأقسام فيه فئتان حيث يوجد في نظام المناطق ثلاث. فكل من Zone 0 وZone 1 يقع ضمن Division 1، أما Zone 2 فتقابل Division 2. وهذا اللاتماثل هو سبب استحالة مطابقة النظامين آليًا في الاتجاهين، وهو أصل معظم قواعد القبول المتبادل في الكود.

وتجمّع أمريكا الشمالية موادها بشكل مختلف أيضًا. فـ Class I مقسّمة إلى المجموعات A وB وC وD، ويمثلها على التوالي الأسيتيلين والهيدروجين والإيثيلين والبروبان، مقابل مجموعات الغاز IIC وIIB وIIA في IEC. وغبار Class II مقسّم إلى المجموعات E وF وG، وتشمل الغبار المعدني والغبار الكربوني وأغبرة مثل الحبوب والدقيق واللدائن، مقابل مجموعات الغبار IIIC وIIIB وIIIA في IEC.

كيف تُصنَّف المنطقة فعليًا

التصنيف دراسة هندسية وليس حكمًا تقديريًا. وهو ينطلق من مصادر التسرب إلى الخارج.

1. تحديد المواد الخطرة الموجودة وخصائصها: نقطة الوميض، وكثافة البخار، وحد الانفجار الأدنى، ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي، وبالنسبة إلى الغبار أدنى درجة حرارة اشتعال للسحابة وللطبقة.
2. تحديد كل مصدر للتسرب: الحواف، وسيقان الصمامات، ونقاط أخذ العينات، وأختام المضخات، والمنافس، والمصارف، وعمليات المناولة المفتوحة، وأذرع التحميل، وما إلى ذلك.
3. تدريج كل تسرب إلى مستمر أو أولي أو ثانوي، بحسب ما إذا كان يحدث باستمرار، أو أحيانًا في التشغيل العادي، أو في الظروف غير العادية فقط. ودرجة التسرب تتوافق إلى حد بعيد مع المنطقة الناتجة.
4. تقييم التهوية، وتوافرها وفعاليتها، وهي قد ترفع المنطقة الناتجة أو تخفضها.
5. تحديد مدى كل منطقة في ثلاثة أبعاد وتسجيله على المخططات، مع جدول داعم يسرد كل مصدر تسرب والمبررات.

تأتي المنهجية من IEC 60079-10-1 وIEC 60079-10-2، وفي الممارسة تُستخدم إلى جانب مدونات الصناعة: فالمدونة النموذجية للممارسة الآمنة لدى Energy Institute الجزء 15 واسعة الاستخدام في منشآت البترول، وAPI RP 505 لتصنيف المناطق (Zones) وAPI RP 500 لتصنيف الأقسام (Divisions) في صناعة النفط والغاز، وNFPA 497 وNFPA 499 لمناطق العمليات الكيميائية والغبار القابل للاحتراق في أمريكا الشمالية.

من يصنّف، ولماذا ليس المورّد أبدًا

الواجب يقع على مشغّل المنشأة لا على بائع المعدات. ففي بريطانيا العظمى تُلزم DSEAR صاحب العمل بتقييم المخاطر الناتجة عن المواد الخطرة، وتصنيف الأماكن التي قد يوجد فيها جو متفجر إلى مناطق، وتوثيق النتيجة. وتفعل التوجيهة الأوروبية لأماكن العمل 1999/92/EC الأمر نفسه عبر وثيقة الحماية من الانفجار. وفي الولايات المتحدة يُتوقع أن يكون تصنيف المناطق موثقًا ومتاحًا لمن يصمم المعدات الكهربائية فيها ويركّبها ويفحصها ويصونها ويشغّلها.

وفي الممارسة يتولى الدراسة مهندس سلامة العمليات أو الحد من الخسائر، وتراجعها جهات تمثل العمليات والميكانيكا والكهرباء والتشغيل، ويصادق عليها المرجع الفني. ومخرجاتها مجموعة مخططات مع جدول، وفي المنشأة حسنة الإدارة سجل للمناطق الخطرة يسرد معدات Ex المركّبة في كل منطقة مع مراجع شهاداتها.

والنتيجة على المشتريات بسيطة وتستحق أن تُقال بوضوح لأي مورّد يحاول المساعدة: مورّد الأجهزة لا يستطيع أن يحدد منطقتك. يستطيع أن يخبرك بما تناسبه معداته. أما المطابقة بين الأمرين فهي قرارك الهندسي، ويحتاج إلى مخطط التصنيف أمامه.

ما الذي يتغير عندما يستخدم الموقع NEC 505 أو 506

مشاريع أمريكا الشمالية ليست مقيَّدة بالأقسام. فالمادة 505 تتيح نظام المناطق بديلًا لمواقع Class I، والمادة 506 تفعل ذلك للغبار القابل للاحتراق والألياف والذرّات المتطايرة القابلة للاشتعال باستخدام Zone 20 وZone 21 وZone 22. ويختار كثير من المشغّلين الدوليين الذين لديهم أصول في الولايات المتحدة، وكثير من مقاولي EPC الذين يعملون وفق معيار عالمي، مسار المناطق ليغطي فلسفة تصنيف واحدة المحفظة كلها.

وتتغير ثلاثة أمور عندما يحدث ذلك. تتبع منهجية التصنيف نهج IEC، فيقرأ المهندس الأوروبي المخططات دون ترجمة. ويتحول وسم المعدات إلى صيغة AEx، فيُقرأ الملصق Class I, Zone 1, AEx ib IIC T4 Gb بدلًا من Class I, Division 1, Groups C, D, T4، وتظهر حروف مستوى حماية المعدات المألوفة. ويتبع منطق الاختيار العلاقة بين المنطقة وEPL لا العلاقة بين الأقسام.

وما لا يتغير هو أنه يبقى NEC. فلا بد أن تكون المعدات مدرجة للموقع من قِبل مختبر اختبار معترف به وطنيًا، واختيار النظام قرار موثق للمشروع لا يُطبَّق منطقة بمنطقة بحسب التفضيل، وتسري قواعد القبول المتبادل الواردة في الكود نفسه. وأهمها لمشتري الأجهزة: المعدات المدرجة والمعلَّمة لـ Zone 0 أو 1 أو 2 مسموح بها في مواقع Class I Division 2 للغاز نفسه ولفئة حرارة مناسبة، لكن موقع Division 1 لا يشمله هذا السماح. ولهذا بالضبط يكون متطلب هاتف Class I Division 1 هدف اعتماد منفصلًا لا مجرد إجراء ورقي فوق ملف ATEX.

من المنطقة إلى الجهاز

بمجرد حسم التصنيف يتبع الاختيار سلسلة قصيرة. تحدد المنطقة مستوى حماية المعدات المطلوب. ويحدد EPL مفاهيم الحماية المقبولة. ثم تُصفّي مجموعة الغاز أو الغبار وفئة درجة الحرارة ما تبقى، ويصفّيه نطاق درجة الحرارة المحيطة المعتمد مرة أخرى.

مستوى الحماية الأعلى يلبي دائمًا المتطلب الأدنى. فجهاز Ex ia بمستوى EPL Ga يجوز استخدامه في Zone 1 وZone 2؛ والعكس غير صحيح أبدًا. وقواعد الاختيار نفسها موجودة في IEC 60079-14، الذي يغطي أيضًا تصميم التركيب وإقامته، أما أنظمة الفحص بعد ذلك فيغطيها IEC 60079-17.

لماذا الجهاز المحمول حالة أصعب من الجهاز الثابت

المعدات الثابتة سهلة التقدير. فهي في موضع واحد داخل منطقة واحدة طوال عمرها. أما الهاتف في الجيب فليس كذلك. فخلال نوبة واحدة قد يعبر عامل ميداني غرفة تحكم غير مصنفة، وممرًّا في Zone 2، ومنطقة مضخات في Zone 1، ومحيط نقطة أخذ عينات، عدة مرات.

وهذا يترتب عليه أمر واحد لا مفر منه في المواصفات: يجب اختيار الجهاز المحمول بحسب أشدّ منطقة سيدخلها، لا بحسب المنطقة المتوسطة. وفي معظم منشآت العمليات هي Zone 1، ولهذا يكون متطلب هاتف محمول لـ Zone 1 الجاد نقطة البداية العادية لا خيارًا متميزًا، ولهذا يخلق جهاز يناسب Zone 2 فقط مشكلة ضبط إجرائية بدل أن يحل مشكلة معدات. فضبط هذا الخطر بالتعليمات وحدها يعني أن تطلب من شخص يحمل هاتفًا أن يتذكر خطًا حدوديًا على مخطط بينما ينشغل بعمل آخر.

والغبار هو الأمر الثاني الذي يخطئ فيه مستخدمو الأجهزة المحمولة. فإذا عبر أي جزء من المسار منطقة Zone 21، وهو ما يحدث تقريبًا دائمًا في مواقع مناولة المعادن والأسمدة والحبوب والبوليمرات والفحم، فإن الجهاز يحتاج إلى وسم غبار إضافة إلى وسم الغاز. وشهادة الغاز وحدها ليست إجابة جزئية عن منطقة غبار؛ إنها صامتة بشأنها.

قائمة تحقق عملية قبل أن تحدد أي مواصفات

• احصل على مخططات تصنيف المناطق الخطرة الحالية والجدول المرافق لها، لا على ملخص شفهي.
• تتبّع المسارات الفعلية التي يسلكها مستخدموك ودوّن أشدّ منطقة غاز وأشدّ منطقة غبار على كل مسار.
• دوّن مجموعة الغاز ومجموعة الغبار للمواد المعنية، وفئة درجة الحرارة التي تحددها درجات اشتعالها.
• دوّن أقصى درجات الحرارة المحيطة في الموقع، بما فيها اكتساب الحرارة الشمسية في المنشآت المفتوحة وحالات التشغيل البارد في عمليات الشتاء.
• تأكد مما إذا كان الموقع مصنفًا بحسب المناطق أم بحسب الأقسام، وإذا كان الموقع خاضعًا لـ NEC فأي مادة تنطبق.
• اكتب كل ذلك في المواصفات قبل أن تنظر إلى صفحة منتج واحدة.

إلى أين يتجه IS-04Z1

صُمّم SAMS IS-04Z1 لـ Zone 1 وZone 21، ويغطي الغاز والغبار على جهاز واحد، مع وسم ATEX مستهدف هو II 2 G Ex ib IIC T4 وهدف NEC 500 Class I Division 1. والاعتماد قيد الإجراء قبل الإطلاق المقرر في الربع الرابع من 2026، لذا فالحديث الحالي مع المشتري يدور حول مطابقة التصنيف بالمواصفات لا حول إصدار شهادة. ويتوافر السياق الإقليمي لكل بلد في صفحات الأسواق، ومنها الولايات المتحدة وألمانيا وأستراليا والهند، وبقية سلسلة الامتثال في مكتبة الرؤى لدينا.

الأسئلة الشائعة

المصادر الرسمية

• HSE: DSEAR
• نظرة عامة على المناطق الخطرة (Ex) لدى IEC
• المفوضية الأوروبية: معدات ATEX
• OSHA 29 CFR 1910.307
• NFPA 70 (الكود الكهربائي الوطني)