ATEX voor drones & robots

Pieter van Breugel, Kiwa ExVisionpieter.van.breugel@kiwa.nl

Paul van Norden, Kiwa Technologypaul.van.norden@kiwa.nl

Wie zijn wij?

Pieter van Breugel,Directeur Kiwa ExVision,sinds juni 2014 NoBo voor ATEX 95

Paul van Norden,Sr. consultant safety, Kiwa Technology

Diensten Kiwa TechnologyEngineering People OrganizationSafety studies Safety studies Safety studies

- Process safety- HazOp / SIL- Bow-Tie / Lopa- Incident Tripod-B- ATEX

- Behavior- Skills- Culture

- Safety scan- Gap analysis- Audits

Gas installations (GMS Sii & Sbi)

Training Improvement

- FAT / SAT- Scios- Design validation- Inspections- Advice

- Awareness- ATEX- Gas installations- Scios

- Management awareness

- Asset & safety management systems

- Procedures & practices

Diensten Kiwa ExVision• ATEX Notified Body (94/9/EC)• IECEx Certification Body & Test Laboratorium• Partner met QPS: direct toegang tot Noord Amerika

Wij werken aan een wereld zonder technische handelsbelemmeringenWij faciliteren u met een klantvriendelijk en onafhankelijk expertise centrumWij leveren wereldwijde markttoegang met korte doorlooptijden

ONTZORGEN, DAT IS ONZE MISSIE

Inhoud

• Inleiding• Regels rond drones• Commerciële toepassing drones• Ex zones bij robots en drones• Voorbeelden gebruik in de industrie• Mogelijke ontstekingsbronnen & beschermingswijzen• Niet Ex drones en robots in Ex-zones?• Certificatie proces• Conclusies / Vragen / Discussie

Amateur / hobbyist YouTube DRONE filmpje: Domtoren Utrecht.

Wetgeving

Recreatief gebruik (NL)Vliegen met drones is toegestaan, • Mits goed zicht op drone, vliegtuig en luchtruim eromheen.• Mogelijk extra regels per gemeente / provincie• Maximaal gewicht 25 kilogram.Per 2 juli 2013 mag je niet:• vliegen boven bebouwing;• vliegen boven mensenmenigten;• vliegen boven auto(snel)weg en spoorlijnen;• vliegen binnen straal van 3 km van luchthavens;• hoger dan 300 meter;• ‘s nachts vliegen.

Zakelijk gebruik (NL)• Drone wordt gebruikt voor het uitoefenen van beroep of

functie. • Drone heeft een totale startmassa van maximaal 150 kg. • Drone heeft maximumsnelheid van 129,6 km/u (70 knopen).Vliegen met drones is niet toegestaan tenzij:• het bedrijf over een ontheffing beschikt. • Aanvullende eisen (bevoegdheid)

Ontheffing kan worden aangevraagd bij de Inspectie Leefomgeving en Transport. Aan ontheffing zijn voorschriften en beperkingen verbonden. Meer informatie hierover:http://www.drones.nl/hoe-vraag-ik-een-zakelijke-vergunning-aan-voor-het-vliegen-met-een-drone/

Veranderingen in 2015

Commerciële toepassingen

Commerciële toepassingen

Commerciële toepassingen

EX-zones bij robots en drones

Gebruikelijke zones bij chemie, oil & gas:• Zone 1• Zone 2

Wat is technisch haalbaar voor robots & drones?• Robots: zone 2, 1?• Drones: zone 2, misschien zone 1?

Voorbeeld locatie voor robots

Testlocatie Total Argos Challenge 2014

Uitdagingen:• Trappen• Obstakels• Deuren• Gladde vloeren• Aflezen meters• ATEX zones

Voorbeelden inspectiedrone

2009: Camclone T21 Unmanned Autonomous Vehicle UAV fitted with CSIRO guidance system (© CSIRO)

Voorbeelden inspectierobot

© www.robogasinspector.de

Welke ontstekingsbronnen?

1. Ontstekingsbronnen van ingekochte componenten

2. Typische ontstekingsbronnen bij • Robots• Drones

Korte theorie voorwaarden aan ontstekingsbronnen

Ex categorieapparaat

Toepasbaar in zone

Apparaat ontworpen volgens Good Engineering Practice

Geen effectieve ontstekingsbronnen tijdens :

3 2 / 22 NORMAAL gebruik

2 1 / 212 / 22

Idem + TE VERWACHTEN STORINGEN

1 0 / 201 / 212 / 22

Idem + ZELDZAME STORINGEN

Uit: NEN-EN 13463-1

Gevolg: beschermingswijzen

Aanduiding Norm Bescherming bij mechanische apparaten

d EN 13463-3 Drukvaste behuizing

c EN 13463-5 Constructieve veiligheid

b EN 13463-6 Bewaking van ontstekingsbronnen

k EN 13463-8 Vloeistofvulling

Noot: geen uitputtende lijst

Twee essentiële begrippenbeschermingswijze ‘b’

IPS (ignition prevention system)• arrangement that converts signals from one or more

sensors into an action, or indication, to prevent a potential ignition source becoming an effective ignition source

IPL (ignition prevention level)• level assigned to the ignition prevention system

characterized by its reliabilityUit: NEN-EN 13463-6

Ontstekingsbronnen van enkele componenten

• Motoren (hete oppervlakken, hete uitlaatgassen)• Elektronica (vonkvorming, hete opp.)• Lagers (hete oppervlakken)

• Kogellager • Glijlager

⇒ standaard aanpak bij de EX risicobeoordeling⇒ toepassen juiste EX-categorieIn principe mogelijk om deze componenten aan de eisen voor zone 1 of 2 te laten voldoen!

Typische ontstekingsbronnen bij robots

• Mechanische vonken:• Vonkvorming bij stoten• Vonkvorming bij omvallen• Vonkvorming bij naar beneden vallen

• Elektrische vonken:• Kortsluiting bij naar beneden vallen

• Statische elektriciteit:• Oplading door bewegende/schurende delen, waarna

ontlading bij contact met geleidende delen

Welk beveiligingsniveaubij beschermingswijze ‘b’?

Aanwezigheid van ontstekingsbronnen

Categorie 3(zone 2)

Categorie 2(zone 1)

Bij normaal bedrijf aanwezig IPL 1 IPL 2Alleen bij te verwachten storing

Niet relevant bij cat.3 IPL 1

Alleen bij zeldzame storing Niet relevant bij cat.3 Niet relevant bij cat.2

IPL 1: detecteert een kritische parameter en schakelt ontstekingsbron uit of geeft een waarschuwing.

IPL 2: detecteert een kritische parameter en schakelt ontstekingsbron uit. Eén enkele fout in het IPS mag niet leiden tot verlies van veiligheidsfunctie

Vonkvorming bij stoten

Aanwezigheid van ontstekingsbronnen Categorie 3(zone 2)

Categorie 2(zone 1)

Stel bij normaal bedrijf aanwezig Ja → IPL 1 Ja → IPL 2

IPL 1: bijv. een snelheidsbegrenzingssysteem.

IPL 2: bijv. een snelheidsbegrenzingssysteem. Met de eis dat één enkele fout in het IPS mag niet leiden tot verlies van veiligheidsfunctie. Is ‘gladde weg door olie’ één enkele fout? Welke extra maatregel?

Vonkvorming bij omvallen / naar beneden vallen

Aanwezigheid van ontstekingsbronnen Categorie 3(zone 2)

Categorie 2(zone 1)

Stel alleen bij te verwachten storing (bijv. ook bedieningsfout)

Ja → geen extra maatregelen

Ja → IPL 1

IPL 1: bijv. extra stabilisatie systeem*. bijv. niet-vonkende beschermende kooi.*

* Noot: Formeel zijn dit geen ‘IPS’ maar maatregelen om ontstekingsbron ineffectief te maken (zie NEN-EN 13463-1). Echter vergelijkbare denkwijze.

Kortsluiting bij vallen

Aanwezigheid van ontstekingsbronnen Categorie 3(zone 2)

Categorie 2(zone 1)

Stel alleen bij te verwachten storing (bijv. bij bedieningsfout of PLC fout of glad oppervlak)

Ja → geen extra maatregelen

Ja → IPL 1

IPL 1: bijv. elektrisch systeem dat tegen vallen bestand is*. Of extra goed besturingssysteem met sensoren zodat vallen zeldzaam wordt.

Vonkvorming door statische elektriciteit

Aanwezigheid van ontstekingsbronnen Categorie 3(zone 2)

Categorie 2(zone 1)

Stel bij normaal bedrijf aanwezig Ja → IPL 1 Ja → IPL 2

IPL 1: Bijv. anti-statische (rups)banden*, potentiaal vereffening* (inw., uitw.), sensor die oplading meet en actie neemt.

IPL 2: Zie IPL1 i.c.m. regelmatige (check op) ontlading buiten de zone.

Typische ontstekingsbronnen bij drones

• Mechanische vonken:• Vonkvorming bij stoten• Vonkvorming bij naar beneden vallen

• Elektrische vonken:• Kortsluiting bij naar beneden vallen

• Statische elektriciteit:• Oplading door bewegende delen, waarna ontlading

bij contact met geleidende delen

Mechanische vonken bij drones

Mechanische vonken:• Vonkvorming bij stoten• Vonkvorming bij naar beneden vallen

• Normaal gebruik of te verwachten storing?

Vonkvorming bij: Cat. 3 (zone 2) Cat. 2 (zone 1)Normaal bedrijf IPL 1 IPL 2Te verwachten storing

Geen IPS IPL 1

IPS tegen stoten bij drones

1. IPL1 tegen stoten:• Bijv. kooi* rondom de rotor• + snelheidsbegrenzing drone (< 1 m/s)

2. IPL2 tegen stoten• Zie boven• Met de eis dat één enkele fout in het IPS mag niet

leiden tot verlies van veiligheidsfunctie.• Is verlies van verbinding één enkele fout? Is autonoom

redundant snelheidsbewakingssysteem nodig?

IPS tegen vallen bij drones

1. IPL1 tegen vallen:• Extra onafhankelijk vliegsysteem

(dus 2x het aantal rotors)• Of luchtkussen* o.i.d. die val opvangt?

2. IPL2 tegen vallen• Zie boven, combinatie van beiden

WE DOEN HET ZONDER EX-MARKERING!

Als lassen kan in zone 1, dan drone ook!

Zie bijv.:• ATEX 137 guide (par. 4.6)• NPR 7910-1:2010 (par.14.4.2)

Klinkt leuk, maar ….opgeven is geen optieDe maatregelen die bij lassen genomen moeten worden, zijn waarschijnlijk niet te hanteren voor de hele installatie.

ATEX 95 richtlijn

• Voertuigen zijn niet van de werkingssfeer uitgesloten (Artikel 1.4)

• Robots en drones zien wij als een op afstand bediend voertuig, en valt onder de richtlijn.

• Certificatie proces afhankelijk van zone / categorie?• Categorie 3 (voor Zone 2 of 22)

Formeel geen Notified Body bij betrokken.• Categorie 1 en 2 (voor Zone 1 of 21)

Route via Notified Body is verplicht

Ex-Certificatie proces

Cat 2 / zone 1Cat 1 / zone 0

ATEX 94/9/EGEuropa / wereldwijd EU

• IECEx + nationaldifferences

• Noord Amerika• …

Cat 3 / zone 2

EG Type onderzoek (Annex II)

Acknowledgement of receipt of technical

construction file

Product certificatie / production QA

CoC = ExTR + QAR Product(ie) QA controle (VII of IV)

Interne fabricage controle (Annex VIII)

Technical Construction FileAnnex VIII Richtlijn (Internal control of production)

1. General1.1 Product information1.2 Technical Data1.3 Declaration of Conformity2. Safety Check list & Test Report2.1 Applied standards3. Instruction Manual4. Drawings5. List of Critical Components6. Reference Data7. Production Process

Product certificatie

Certification System (indicate ATEX, IECEx or both)ATEX Group, category, protection type codes, EPL

Markering op product (hangt met name af van toepassing)Ex II 2 G Ex d IIC T6 Gb

IECEx protection type codes, EPLStandards ATEX IECExList of standards for certification:

EN 60079-series (electrical)

EN 13463-series (mechanical)

IEC 60079-series (electrical)

For IECEx certification, list countries or areas where the products are intended to be sold Countries or areas:documentation that describes the product and the product properties, including enclosure details, enclosure materials, schematic diagrams, component lists, etc.

ApplicationApplication form that, on acceptation, needs to be filled out as detailed as possible, but at least including:

the position of the applicant (manufacturer, representative, importer, distributor);

the kind of product (e.g. transmitter, safety barrier, terminal box);

the type designation of all products to be included

the certification system (ATEX and/or IECEx);

for IECEx a list of countries and areas where the product is intended to be sold (see notes)

the group and category (Gas or Dust) of the product;

the type(s) of protection, group and temperature class or max surface temperature;

the standards to be applied (including edition or year of issue).

Productie proces

Het Ex-productieproces moet voor elektrische producten:

• in Zone 0 en 1 door een ATEX Notified Body gecertificeerd zijn volgens de norm EN 80079-34

• in Zone 0, 1 en 2 door een IECEx Certification Body gecertificeerd zijn volgens de norm IEC 80079-34

• Voor ISO 9001 gecertificeerde bedrijven vinden de Ex-audits elke 1,5 jaar plaats. De ISO 9001-audits vinden jaarlijks plaats.

ATEX 95 richtlijn – CE

• Wanneer een product van het CE-teken voorzien wordt, betekentdit dat het product voldoet aan alle van toepassing zijndeEuropese Richtlijnen.

• Dit wordt vastgelegd in de EG-verklaring van overeenstemming,die met het product wordt meegeleverd.

Verplichte documentenbij Ex-producten

• Gebruiksaanwijzing: voor veilig gebruik van het product• Binnen Europa: EG-verklaring van overeenstemming voor vrij

handelsverkeer binnen de EER (EU + EVA landen)

Niet meegeleverd hoeft te worden:

• Het ATEX EC-Type Examination Certificate• Het IECEx Certificate of Conformity (IECEx website)

Conclusie

1. EX voor robots• is mogelijk in zone 2 en 1• wel aandachtspunten!

2. EX voor drones• is mogelijk in zone 2 • wel aandachtspunten• zone 1 geeft extra uitdaging!

Die gaat Kiwa graag met u aan!