Reduzierung der Gefahren durch elektrostatische Ladungen in brennbaren Atmosphären
Dieser Artikel beschreibt wichtige Überlegungen, die bei der Beschaffung von Lösungen zur Bekämpfung elektrostatischer Ladungen zu berücksichtigen sind. Ziel ist die Verhinderung der Zündung brennbarer Atmosphären durch unkontrollierte elektrostatische Entladungen.
Grundlagen der Erdung und elektrostatischen Aufladung
Durch die Erdung von elektrisch leitenden Objekten wie Tanklastzügen, Eisenbahnkesselwagen und Fässern wird eine elektrostatische Aufladung durch einen Potentialausgleich zwischen Objekt und Erde verhindert.
Ohne Erdung können sich Objekte wie die genannten im Verlauf von Befüll- oder Mischprozessen elektrostatisch aufladen. Als Folge der Aufladung kann die Spannung auf einen Wert ansteigen, der über der Durchschlagspannung der umgebenden Atmosphäre liegt, wodurch es zu einer elektrostatischen Entladung kommen kann. Wenn die Entladungsenergie die Mindestzündenergien (MZE) einer brennbaren Atmosphäre übersteigt, kann es zur Zündung kommen.
Unkontrollierte elektrostatische Entladungen stellen besonders in Gefahrenbereichen mit brennbarer Atmosphäre, beispielsweise in Chemieanlagen, Tankanlagen oder auch Getreidesilos, eine große Gefahr dar. Häufig erfolgt die elektrostatische Aufladung unbemerkt, obwohl die Gefahr einer verheerenden Katastrophe nicht unterschätzt werden darf.
Zur Gewährleistung der Sicherheit der Mitarbeiter und der Infrastruktur muss diese Gefahr unbedingt abgewendet werden.
Benchmarks in Bezug auf den elektrischen Widerstand
Der Widerstand zwischen dem geerdeten Objekt und der Erde ist bei der Bekämpfung elektrostatischer Ladungen ein kritischer Faktor.
- Branchenbezogene Verfahrensempfehlungen:
In technischen Spezifikationen wie IEC TS 60079-32-1* und NFPA 77** wird ein Widerstand von 10 Ohm oder weniger (R ≤ 10 Ω) empfohlen, um eine zuverlässige Verbindung von Metallobjekten und Metallanschlüssen zu gewährleisten. - Gefahren durch höhere Widerstände:
Widerstandswerte über 10 Ohm sind unter Umständen ein Hinweis auf gelockerte, korrodierte oder unterbrochene
Verbindungen, wodurch die Sicherheit beeinträchtigt sein könnte. Ursachen dafür sind beispielsweise Umweltfaktoren wie Korrosion, Beschädigung oder eine fehlerhafte Installation. - Überprüfung und Instandhaltung:
Erdungssysteme, einschließlich der Erdungsstäbe und Verbindungsleitungen, müssen regelmäßig überprüft werden, um während der gesamten Nutzungsdauer einen ausreichend niedrigen Widerstand zu gewährleisten. Die Überprüfung muss dokumentiert werden, um die Einhaltung von Sicherheitsstandards nachweisen zu können und die Systemleistung über die Zeit zu protokollieren.
* IEC TS 60079-32-1 „Explosive Atmospheres, Electrostatic Hazards, Guidance“ (Explosionsgefährdete Atmosphäre. Elektrostatische Gefährdungen – Leitfaden).
** NFPA 77 „Recommended Practice on Static Electricity“ (Empfehlungen für den Umgang mit statischer Elektrizität).
Bei der Konfiguration von Erdungssystemen müssen unbedingt verschleißfeste und gegen Umwelteinflüsse widerstandsfähige Materialien und Komponenten ausgewählt werden. Mit qualitativ hochwertigen Erdungsklammern lässt sich beispielsweise eine zuverlässige Verbindung sicherstellen. Gleichzeitig wird der Wartungsaufwand langfristig minimiert.
Optische Erdungsanzeige
Mitarbeiter führen im Rahmen ihrer täglichen Arbeit häufig Aufgaben im Bereich Erdung und Potentialausgleich durch. Durch eine optische Anzeige wird die konsequente Einhaltung der Erdungsvorschriften sichergestellt.
- Optische Anzeigeelemente:
In der Regel kommen für eine optische Freigabe grün linkende LEDs zum Einsatz, die anzeigen, dass der Widerstand innerhalb der festgelegten Grenzwerte liegt (R ≤ 10 Ω). - Kontinuierliche Überwachung des Erdungskreises:
Diese Anzeigen ermöglichen eine Widerstandsüberwachung in Echtzeit und unterstützen die Mitarbeiter bei der Erkennung gelockerter oder fehlerhafter Verbindungen vor oder während eines Prozesses.
In Umgebungen mit hohem Risiko empfiehlt es sich, zusätzlich zu den optischen Rückmeldesystemen eine eindeutige Beschilderung vorzunehmen und die Mitarbeiter entsprechend zu schulen, um die korrekte Einhaltung der Verfahrensvorschriften sicherzustellen. Indem sichergestellt wird, dass die Mitarbeiter über die erforderlichen Mittel und Kenntnisse zur Behebung von Erdungsproblemen verfügen, wird die Einhaltung der Sicherheitsprotokolle gewährleistet.
Best Practice: Es wird empfohlen, die Umsetzung des Prinzips „Zuerst anklemmen, zuletzt abklemmen“ mithilfe von optischen
Anzeigen zu unterstützen, um vor und nach der Durchführung von Arbeitsschritten das Vorliegen einer ordnungsgemäßen Verbindung
zur Erde sicherstellen zu können.
Verriegelungen für mehr Sicherheit und Kontrolle
Erdungssysteme mit Verriegelungskontakten können zur Erhöhung der Sicherheit in die Anlagensteuerung integriert werden.
- Funktionsweise der Verriegelungen:
Systeme mit potentialfreien oder
eigensicheren Kontakten können Pumpen oder speicherprogrammierbare Steuerungen dazu veranlassen, den Betrieb zu stoppen, wenn die festgelegten Erdungsanforderungen (z. B. R ≤ 10 Ω) nicht erfüllt sind. So wird verhindert, dass Mitarbeiter versehentlich Prozesse in Gang setzen, obwohl keine korrekte Erdung vorliegt. - Durchsetzung von Verfahrensanweisungen vor Ort:
Diese Systeme erzwingen die Einhaltung von Verfahrensanweisungen zur korrekten Erdung und gewährleisten, dass Prozesse nur dann gestartet werden können, wenn eine verifizierte Verbindung zur Erde vorliegt. Sollte es während eines aufenden Prozesses zu einem Verlust der Erdung kommen, können die Anlagen mithilfe von Verriegelungskontakten automatisch abgeschaltet werden, um Gefahren abzuwenden.
Außerdem sind durch den Einsatz von Verriegelungskontakten weniger menschliche Eingriffe erforderlich. Stattdessen wird ein Mechanismus zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Gesamtsystems genutzt. Dadurch lassen sich Sicherheitsmaßnahmen automatisieren und manuelle Überprüfungen reduzieren.
Zertifizierung und Installation
Zertifizierung:
Achten Sie darauf, dass die Systeme und Geräte zum Schutz vor
elektrostatischen Ladungen den Gefahrenbereichsklassifizierungen entsprechen (z. B. ATEX/IECEx oder Class und Division und Nordamerika). Verwenden Sie ausschließlich Systeme, die von Dritten für die konkrete Gefahrenbereichsklassifizierung des vorgesehenen Einsatzbereichs zertifiziert wurden. Eine korrekte Zertifizierung gewährleistet die Überprüfung der Systeme und Geräte im Hinblick auf die Einhaltung bestimmter Sicherheits- und Umweltanforderungen der Gefahrenbereiche.
Korrekte Installation:
Befolgen Sie peinlich genau die Anweisungen des Herstellers, da eine unsachgemäße Installation zum Verlust der Zertifizierungen führen kann. Achten Sie darauf, dass die mit der Installation beauftragten Personen über die erforderliche Qualifikation für die Arbeit in Gefahrenbereichen verfügen. Lesen Sie das Handbuch des Herstellers aufmerksam, bevor Sie mit der Installation beginnen. Ebenso wichtig ist die Verifizierung der Eignung der einzelnen Komponenten, einschließlich Kabel und Klammern, für den Einsatz im betreffenden Bereich.
Die Installationsverfahren sollten auch eine Überprüfung im Anschluss an die Installation vorsehen, um die Einhaltung der festgelegten Widerstandswerte zu überprüfen. Durch regelmäßige Inspektionen und Wartungen lässt sich die fortgesetzte Einhaltung der Vorgaben sowie die Betriebssicherheit im weiteren Verlauf
nachweisen.
Behandeln Sie die Bedienungsanleitung als ein von den Zertifizierungsstellen genehmigtes und gelenktes Dokument und ziehen Sie sie bei allen anfallenden Installationsarbeiten zurate.
Mitarbeiterschulung
Qualifizierte Mitarbeiter stehen bei der Vermeidung von Zündgefahren an vorderster Front. Sie tragen zur Gewährleistung eines sicheren, vorschriftsmäßigen Betriebs bei und spielen eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung der Erdungs- und
Potentialausgleichsverfahren. Durch entsprechende Schulungen werden ihnen die Gefahren und Verantwortlichkeiten beim
Umgang mit elektrostatischen Ladungen bewusst gemacht.
- Gefahrenbewusstsein:
Schulen Sie Ihre Mitarbeiter, damit ihnen die Zündgefahren durch elektrostatische Entladungen im Rahmen ihrer täglichen Arbeit bewusst werden. - Anwendung der Geräte und Systeme:
Bieten Sie Praxisschulungen für die korrekte Anwendung der Systeme und Geräte zum Schutz vor elektrostatischen Ladungen an. Durch Simulationen bei Schulungen können Mitarbeiter die korrekte Verhaltensweise bei Ausfällen oder Alarmsituationen üben. - Durchsetzung von
Verfahrensanweisungen:
Integrieren Sie das Prinzip „Zuerst anklemmen, zuletzt abklemmen“ in Ihre Verfahren für die Erdung. Gewährleisten Sie die eindeutige Dokumentation und die jederzeitige Verfügbarkeit von Verfahrensanweisungen an allen
Arbeitsplätzen.
Durch die Vermittlung einer Kultur der Sicherheit und die Schaffung eines Gefahrenbewusstseins können Mitarbeiter Gefahren im Zusammenhang mit elektrostatischen Ladungen proaktiv erkennen und abwenden.
Fazit
Die Umsetzung effektiver Lösungen zum Schutz vor elektrostatischen Ladungen erfordert sorgfältige Überlegungen im Hinblick auf den Erdungswiderstand, optische Anzeigen für die Überwachung, Verriegelungssysteme und eine korrekte Installation.
Durch die Einhaltung von Branchenstandards, die regelmäßige Durchführung von Wartungen und die Organisation von Mitarbeiterschulungen können Unternehmen die durch elektrostatische Entladungen hervorgerufenen Zündgefahren
deutlich reduzieren.
Außerdem können sie durch die Integration fortschrittlicher
Überwachungssysteme, Automatisierung und Förderung einer Kultur der Sicherheit die Einhaltung der Vorschriften sowie die Sicherheit ihrer Anlagen gewährleisten. Mit einem ganzheitlichen Ansatz werden nicht nur Mitarbeiter und Anlagen geschützt, sondern langfristig auch die betriebliche Effizienz verbessert.