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IEC 60079-10-2 definiert die Methodik zur Einteilung von Anlagenbereichen mit brennbarem Staub in Zone 20, 21 und 22. Unterscheidet sich von der Gasklassifizierung, weil Staub eine andere Physik hat: Er lagert sich in Schichten ab, kann sich ohne Wolkenbildung entzünden, und leitfähige Stäube können Isolierungen überbrücken.
IEC 60079-10-2:2015 Definiert Zone 20 / 21 / 22, das Konzept der Staubschicht vs. Staubwolke, eine an die Staubphysik angepasste Klassifizierungsmethodik (Quellen gefährlicher Stoffe, Ablagerungsrate, Haushaltsführung).
(MIT) Die Geschichte ist voll von katastrophalen Staubexplosionen in Anlagen, die nicht als explosionsgefährdete Bereiche klassifiziert waren:
Muster: Das Management hielt die Anlage für “risikoarm”, weil keine explosiven Gase gehandhabt wurden. Staubablagerungen auf Geräten, in Leitungen und in Prozessbereichen wurden als Haushaltsführungsproblem behandelt, nicht als Sicherheitsproblem.
Brennbarer Staub IST eine der Gasen gleichwertige Verpuffungsgefahr. IEC 60079-10-2 existiert, um seine formale Klassifizierung zu erzwingen.
Im Vergleich zu Gasen (IEC 60079-10-1) hat Staub besondere Eigenschaften:
1. Ablagerungen sind selbst eine Gefahr. Eine Staubschicht auf einer heißen Oberfläche (Motorgehäuse bei 150°C, Leuchte bei 90°C) kann glimmen und sich entzünden, ohne je eine Wolke zu bilden. Das machen Gase nicht. Die MIT-Schicht (Mindestzündtemperatur der Schicht) des Staubes bestimmt die Temperaturklasse, auch wenn der Bereich normalerweise sauber ist.
2. Sedimentation vs. Gasverteilung. Staub setzt sich durch Schwerkraft auf jede horizontale Oberfläche ab. Eine kleine Undichtigkeit einer Prozessleitung erzeugt eine wachsende Ablagerung. Gas verteilt sich mit der Lüftung; eine Staubschicht erfordert aktive Reinigung zur Beseitigung.
3. Primär- und Sekundärexplosionen. Eine kleine initiale Staubwolkenexplosion wirbelt zusätzlichen Staub aus abgelagerten Schichten auf und löst damit wesentlich größere Sekundärexplosionen aus. Die Katastrophe bei Imperial Sugar war eine Sekundärexplosion durch auf Deckenträgern abgelagerten Zuckerstaub.
4. Leitfähigkeit ist entscheidend. Aluminium-, Magnesium-, Eisen- und Kohlestaub sind ELEKTRISCH LEITFÄHIG. Sie können Isolierungen in IS-Barrieren kurzschließen oder Spalte in druckfesten Gehäusen im Laufe der Zeit überbrücken. Standard-Ex-Schutzarten sind für IIIC-Staub möglicherweise nicht gültig.
Für einen Prozess mit brennbaren Feststoffen:
Geräte in Staubbereichen müssen ZWEI Temperaturgrenzen einhalten:
Die Kennzeichnung gibt die maximale Oberflächentemperatur bei vorhandener Staubschicht an: T 135°C statt nur T4. Hersteller müssen beide Werte angeben.
| Zone | EPL | Übliche Schutzarten |
|---|---|---|
| Zone 20 | Da | Ex tD (staubdichte Kapselung, IP 6X), Ex pD (Überdruckkapselung), Ex iaD (Eigensicherheit für Staub) |
| Zone 21 | Db | Ex tD mit IP 6X, Ex ibD, Ex pD (weniger streng als Da) |
| Zone 22 | Dc | Ex tD mit IP 6X, Ex icD, Ex pD basic |
Die dominierende Schutzart ist Ex tD (staubdicht) — Gehäuse mit IP 6X-Zertifizierung (vollständig staubdicht). Wesentlich verbreiteter als IS für Staub, weil staubverarbeitende Geräte häufig höhere Leistungen als Instrumente aufweisen.
In Nordamerika verwenden die USA die NFPA 654, 652, 484 (Normen für brennbare Stäube) parallel zu oder anstelle von IEC 60079-10-2. Die Methodik ist im Prinzip ähnlich. ATEX-zertifizierte Geräte werden in US-Staubanwendungen allgemein akzeptiert, wenn sie ordnungsgemäß querverwiesen werden.
Für multinationale Unternehmen ist die Harmonisierung der Staubklassifizierung zwischen EU- (ATEX) und US- (NFPA) Anlagen eine wiederkehrende Aufgabe. Die moderne Praxis besteht darin, die Methodik der IEC 60079-10-2 weltweit anzuwenden und die Ergebnisse dann den lokalen Regulierungsrahmen zuzuordnen.