Wo immer möglich, orientiert sich Newson Gale an den Richtlinien für elektrostatische Gefahren der Normungsinstitute, die bei der Festlegung der Parameter für eine wirksame Erdung und den Potentialausgleich in explosionsgefährdeten Bereichen hilfreich sein können.
Erdung von Tanklastzügen
In der IEC TS 60079-32-1 „Explosive atmospheres – electrostatic hazards, guidance“ (Explosionsgefährdete Bereiche – Elektrostatische Gefährdungen, Leitfaden) wird für das Be- und Entladen von Straßentankfahrzeugen Folgendes festgelegt:
7.3.2.3.3 Precautions for road tankers (Vorsichtsmaßnahmen für Straßentankfahrzeuge)
„Die Vorsichtsmaßnahmen für Straßentankfahrzeuge sind die gleichen wie für festverbundene Tanks (Unterabschnitt 7.3.2.3.2), mit Ausnahme der Verwendung anderer Geschwindigkeitsbegrenzungen gemäß Abschnitt 7.3.2.3.5.4 und der folgenden zusätzlichen Vorschriften:
1) Erdung und Potentialausgleich:
- a) Der Übergangswiderstand zwischen dem Fahrwerk, Tank und den zugehörigen Rohrleitungen und Anschlüssen am Fahrzeug sollte weniger als 1 MΩ betragen. Bei vollständig metallischen Systemen sollte der Widerstand 10 Ω oder weniger betragen. Sollte ein höherer Wert gemessen werden, sind weitere Untersuchungen zur Identifizierung möglicher Probleme, z. B. Korrosion oder gelockerte Anschlüsse, durchzuführen.
- b) Vor Beginn jeglicher Arbeitsschritte (z. B. Öffnen der Einstiegsluke, Verbinden der Rohrleitungen) sollte das Fahrzeug an ein Erdungskabel angeschlossen werden. Dadurch soll ein Widerstand von weniger als 10 Ω zwischen dem Tanklastzug und dem vorgesehenen Erdungspunkt des Ladeportals realisiert werden. Die Verbindung sollte erst nach Beendigung sämtlicher Arbeitsschritte gelöst werden.
- c) Es wird empfohlen, dass das unter b) geforderte Erdungskabel Teil eines Erdungsüberwachungssystems ist, das den Widerstand zwischen dem Tanklastzug und dem ausgewiesenen Erdungspunkt am Ladeportal kontinuierlich überwacht und Verriegelungskontakte zum Sperren des Ladeprozesses aktiviert, wenn der Widerstand 10 Ω überschreitet.“
Empfohlene Lösung:
Quellen elektrostatischer Aufladung
Wenn elektrisch isolierende Flüssigkeiten und Pulver durch ein System von Rohren, Filtern, Netzen, Pumpen usw. geleitet werden, kann das Material durch Wechselwirkung mit den Einrichtungen aufgeladen werden, während es sich durch das System bewegt.
Wird elektrostatisch aufgeladenes Material in ein ungeerdetes Tankfahrzeug umgeladen oder aus einem ungeerdeten Tankfahrzeug entladen, kann das elektrische Potential (Spannung) des Tankfahrzeugs schnell ansteigen. Übersteigt die Spannung am Tankfahrzeug die Durchschlagspannung der umgebenden Atmosphäre, besteht die Gefahr eines zündfähigen elektrostatischen Funkens.
Die Durchschlagspannung von Luft liegt im Bereich von 3 kV/mm. Befindet sich zum Zeitpunkt der Entladung eine zündfähige Gas-, Dampf- oder Staubatmosphäre in der Funkenstrecke, ist eine Zündung sehr wahrscheinlich. Funken können vom Tank/Fahrgestell des Straßentankfahrzeugs oder von Bauteilen, die am Straßentankfahrzeug befestigt sind, auf Objekte wie Schläuche, Füllrohre, Ladeportale, Bedienungspersonal usw. überspringen.
Elektrische Kapazität von Straßentankfahrzeugen
Da Funken von isolierten metallischen Gegenständen eine hohe, in einer einzigen Entladung konzentrierte Energie haben, müssen alle metallischen Teile eines Straßentankfahrzeugs (Fahrgestell, Tank, Rohrverbindungen, Schlauchwannen usw.) mit einem Potentialausgleich von 10 Ohm oder weniger verbunden sein (siehe 1a obenef). Damit soll die elektrische Isolierung von Metallteilen des Fahrzeugs, die sich sonst elektrostatisch aufladen könnten, verhindert werden. Nicht zu vermeiden ist jedoch eine mögliche elektrische Isolierung von Tankfahrzeugaufbauten während des Be- und Entladens.
Die elektrisch isolierenden Eigenschaften der Tankfahrzeugreifen können den Tankfahrzeugaufbau vom Erdpotential isolieren. Bei der Aufnahme oder Entladung von isolierenden Materialien können sich in den metallischen Komponenten des Tanklastzugs (Fahrgestell, Tankaufbau usw.) sehr hohe Spannungen aufbauen.
Durch die Verbindung des Tankfahrzeugs mit dem Erdpotential können Funkenentladungen aus dem Tankfahrzeugaufbau vermieden werden.
Erdung von Tanklastzügen
Erdung eines Tanklastzugs bedeutet, dass die Struktur des Tanklastzugs wirksam mit dem Erdreich verbunden wird. Dabei wird angenommen, dass keine metallischen Teile wie Ventile, Deckel usw. von der Hauptstruktur des Tanklastzugs elektrisch isoliert (R > 10 Ohm) sind. Allgemein wird angenommen, dass der größte Teil des Widerstands im Erdungspfad zwischen der im Boden vergrabenen Erdungselektrode und den sie umgebenden Widerstandsschichten gegen das Erdpotential liegt. Während häufig ein theoretischer Wert von 1 Megohm als Obergrenze für den Fluss elektrostatischer Ladungen zur Erde angegeben wird, sollten die elektrischen Verbindungen vom Tanklastzug zur Erdungselektrode einen Widerstand von 10 Ohm oder weniger aufweisen. Ist der Widerstand im Erdungskreis höher, so ist dies wahrscheinlich auf lockere oder korrodierte Verbindungen auf dem Weg der Ladungen zur Erde zurückzuführen. Falls an diesen Stellen mechanische Brüche vorhanden sind, können sie sich als Funkenstrecken im explosionsgefährdeten Bereich bemerkbar machen.
13 Erdung und Potentialausgleich (IEC 60079-32-1)
„Die bei weitem effektivste Methode für die Vermeidung von Gefahren durch elektrostatische Ladungen besteht in der Verbindung aller leitenden Komponenten mit der Erde. Dadurch lässt sich das am weitesten verbreitete Problem umgehen, nämlich die Aufladung eines Leiters und die Freisetzung praktisch der gesamten gespeicherten Energie in Form eines Funkens hin zur Erde oder zu einem anderen Leiter.
[…] Der Gesamtwiderstand zwischen einem geerdeten Objekt und der Erde ist die Summe der einzelnen Widerstände des Erdungsdrahtes, seiner Verbindungen, anderer leitfähiger Materialien entlang des vorgesehenen Erdungspfads und des Widerstands der Erdungselektrode (d. h. des Erdungsstabes) gegen die Erde.
Der größte Teil des Widerstands in einer Erdverbindung kann zwischen der Erdungselektrode und der Erde selbst auftreten. Dieser Erdwiderstand ist sehr variabel, da er von der Kontaktfläche, dem spezifischen Widerstand des Bodens, der im Boden vorhandenen Feuchtigkeit, der Temperatur usw. abhängt […]
13.2.2. Der Widerstandswert von Metallobjekten mit einem guten Erdkontakt sollte unter 10 Ω liegen. Obwohl ein Wert bis 1 MΩ für die Ableitung von elektrostatischen Ladungen als akzeptabel gilt, sind Werte über 10 Ω ein Hinweis auf entstehende Probleme (z. B. Korrosion oder eine sich lockernde Verbindung), die untersucht werden sollten. Es ist wichtig, dass sämtliche Verbindungen absolut zuverlässig sind und es zu keiner Qualitätsminderung kommt.“
Hinweis: Ist die elektrostatische Aufladung einer Flüssigkeit hoch genug, kann es zu Büschelentladungen an der Oberfläche einer isolierenden Flüssigkeit im Inneren des Tankfahrzeugs kommen. Die Erdung des Tanklastzugs zur Verhinderung elektrostatischer Funken, d. h. hochenergetischer elektrostatischer Entladungen, kann sich bei der Verhinderung elektrostatischer Büschelentladungen durch die Flüssigkeit selbst als unzureichend erweisen. Um solche Bedenken auszuräumen, wird eine gründliche Gefährdungsanalyse (HAZOP) des Prozesses und des Materials empfohlen. Um die Gefahr von elektrostatischer Funkenbildung zu verringern, sollte der Tanklastzug geerdet werden. Es ist auch darauf zu achten, dass keine leitfähigen Gegenstände (z. B. leere Kanister oder Probenbecher) auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmen, da diese elektrostatische Funken auf andere Gegenstände übertragen können, z. B. auf die Innenwand des Tanks, die geerdet sein sollte.