Typ-C-FIBC-Erdung: Warum nur der obere Widerstandsgrenzwert überwacht wird

Welche Normen definieren den Widerstandsgrenzwert für Typ C FIBCs?

Die Antwort auf den ersten Teil findet sich in den Normen und bewährten Verfahren der Branche für den Einsatz von FIBCs in explosionsgefährdeten Bereichen. Erstens schreibt die ATEX-Richtlinie zur Arbeitssicherheit – insbesondere für Betreiber in Europa – vor, dass die Entzündung einer explosionsfähigen Atmosphäre verhindert werden muss, wozu auch die Vermeidung von Zündquellen wie elektrostatischen Funken gehört.1

Eine spezifischere Anforderung an die Erdung von FIBCs ist in den Leitlinien der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) in der Norm IEC TS 60079-32-1 festgelegt, mit der Empfehlung: „FIBCs des Typs C sind so ausgelegt, dass sie während des Befüllens und Entleerens geerdet werden.“2

Was die Art dieser elektrostatischen Erdungsverbindung betrifft, so stimmen die internationale Norm IEC 61340-4-4 und die amerikanische empfohlene Praxis NFPA 773 darin überein, dass ein FIBC vom Typ C, der für Transfervorgänge in brennbaren oder explosiven Atmosphären verwendet wird, „einen Widerstand zum Erdungspunkt von weniger als 1,0 × 10⁸ Ω aufweisen muss“.4 Die internationale Norm wurde daraufhin in eine Reihe nationaler Normen übernommen, darunter die deutsche DIN EN IEC 61340-4-45 und die britische BS EN IEC 61340-4-4.6

Anhang F der IEC 61340-4-4 enthält weitere Einzelheiten zur Begründung dieser Obergrenze,7 die auf Untersuchungen von Yamaguma et al. basiert und zu dem Schluss kommt, dass ein hochbelastbarer FIBC vom Typ C mit einem Wert von knapp unter 1,0 × 10⁸ Ω selbst bei Einwirkung eines unrealistisch hohen statischen Stroms von 30 μA kaum als Zündquelle in Frage kommt, solange er ordnungsgemäß geerdet ist.8

Kurz gesagt: Selbst wenn der Sack einem höheren elektrostatischen Ableitstrom ausgesetzt wurde, wie er bei normalen Umschlagvorgängen realistischerweise zu erwarten wäre, weigerten sich die getesteten FIBCs vom Typ C hartnäckig, als Zündquelle zu wirken, sofern eine Erdungsverbindung von knapp unter 1,0 × 10⁸ Ω vorhanden war.

Die Verwendung dieses oberen Widerstandsgrenzwerts als Grundlage für eine aktive elektrostatische Erdungslösung bietet zahlreiche Vorteile. Neben einer deutlichen Verringerung des Risikos von Bränden oder Staubexplosionen während des Betriebs ermöglicht der Einsatz einer aktiven elektrostatischen Erdungslösung den Bedienern, die sichere Verbindung zum überprüften Erdungspunkt der Anlage durch eine optische Anzeige einer guten Verbindung zu überwachen, eine Meldung auszugeben, wenn diese Verbindung unterbrochen ist, und Verriegelungen mit Prozessanlagen zu ermöglichen, die sich automatisch abschalten, wenn die Verbindung unterbrochen wird.

An dieser Stelle ist es wichtig zu beachten, dass die Normen und die ihnen zugrunde liegenden Forschungsergebnisse zwar klare Vorgaben für diesen oberen Widerstandsgrenzwert enthalten, jedoch kein unterer Widerstandsgrenzwert am anderen Ende der Skala erwähnt wird.

Kann eine untere Widerstandsgrenze einen Typ C FIBC zuverlässig erkennen?

Bei der Objekterkennung geht man davon aus, dass ein Bediener – versehentlich oder in der Absicht, das System zu umgehen – eine Erdungsklammer an einem anderen Objekt als einem FIBC vom Typ C anschließen könnte. Wenn dieses Objekt nicht leitfähig ist, wie beispielsweise ein Holzblock oder ein Kleidungsstück, liegt sein Widerstand über dem überwachten oberen Grenzwert, und das System erteilt keine Freigabe. Wenn das Objekt leitfähig ist, wie beispielsweise ein Metallwerkzeug oder ein Geländer, liegt der Widerstand unterhalb der überwachten Untergrenze, und das System erteilt ebenfalls keine Freigabe. Daher, so die Annahme, ermöglicht nur eine korrekte Verbindung an einen Typ C FIBC die Freigabe des Systems.

Diese Unterscheidung erscheint intuitiv einleuchtend, übersieht jedoch ein entscheidendes Detail: Andere Objekte können zwar in einen zulässigen Widerstandsbereich von beispielsweise 10 Ω bis 1,0 × 10⁸ Ω fallen, auch wenn sie tatsächlich keine Typ C FIBCs sind.

Dies stellt nicht nur die Rolle der Objekterkennung bei der Verwendung mit einem bekannten Typ C FIBC in Frage, sondern erhöht auch die Wahrscheinlichkeit eines Fehlalarms, wenn das System dazu gebracht werden kann, ein Freigabesignal zu geben, wenn es mit einem anderen Objekt als dem vorgesehenen Sack verbunden wird.

Kann Objekterkennung Schulung und Kompetenz ersetzen?

Dies führt uns nun zur dritten Annahme, dass ein System mit automatischer Objekterkennung mittels eines oberen und unteren Widerstandsgrenzwerts als Ersatz für die Schulung oder Kompetenz des Bedieners dienen kann.

Wie bei den vorangegangenen Punkten gilt auch hier: Wenn ein System von einer ausreichend entschlossenen Person, die vorsätzlich in böser Absicht handelt, oder versehentlich aufgrund mangelnden Verständnisses ausgetrickst werden kann, könnte eine Lösung, die lediglich höhere Barrieren errichtet, ohne die zugrunde liegenden sicheren Betriebsverfahren anzugehen, böswillige Akteure dazu ermutigen, sich neu zu formieren und es erneut zu versuchen, oder Bediener ohne die erforderliche Schulung oder Kompetenz dazu veranlassen, erneut das Risiko einzugehen, ein weiteres unbeabsichtigtes Ergebnis zu erzielen.

Stattdessen dient eine Erdungslösung, die lediglich den empfohlenen oberen Widerstandswert überwacht, dazu, geschulte und kompetente Bediener bei der sicheren Ausführung ihrer Arbeit zu unterstützen.

Dies kann eine automatische Überprüfung umfassen, ob die Standardarbeitsanweisung mit den einschlägigen Normen übereinstimmt, eine Aufforderung, die dazu beiträgt, dass die sichere Standardarbeitsanweisung befolgt wird, indem das „GO“-Signal des Systems als Teil einer Betriebscheckliste dient, sowie eine automatische Benachrichtigung oder Abschaltung für den Fall, dass die Verbindung während des Betriebs versehentlich unterbrochen wird.

Häufig gestellte Fragen zur FIBC-Erdung Typ C