Kalibrieren in Gefahrenbereichen

Dieser Post beschäftigt sich mit der Kalibrierung in Gefahrenbereichen sowie mit jenen Aspekten, deren sich jede Person vor dem Betreten eines Gefahrenbereichs mit Kalibriergeräten bewusst sein muss. Darüber hinaus werden die Themen feuergefährliche und brennbare Flüssigkeiten, die genaue Definition von Gefahrenbereichen, jene Industriesektoren, in welchen man auf Gefahrenbereiche stößt, die unterschiedlichen Stufen von Gefahrenbereichen, Richtlinien, Geräteklassifizierungen sowie diverse andere praktische und verwandte Aspekte behandelt.

Schnellübersicht:

• Was ist ein Gefahrenbereich?
• Kurze Erläuterung der zugehörigen gesetzlichen Bestimmungen
• Welche Ex-Schutzarten sind für Kalibriergeräte erforderlich, die in Ex-Bereichen eingesetzt werden?

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Was ist ein Gefahrenbereich?

Ein Gefahrenbereich ist ein Bereich (außen oder innen), in welchem feuergefährliche Substanzen vorhanden sind oder sein könnten. Feuergefährliche Substanzen können Flüssigkeiten, Gase, Dämpfe oder Staub sein. Die feuergefährlichen Substanzen können in solchen Bereichen dauerhaft, fast immer oder nur in bestimmten Situationen vorhanden sein, wie beispielsweise bei Stillstand oder Unfällen.

Explosionsdreieck

In derartigen Gefahrenbereichen kann es zu einer Explosion oder einem Brand kommen, wenn alle drei Bedingungen des „Explosionsdreiecks“ (siehe unten) gegeben sind. Diese drei Bedingungen sind Kraftstoff (oder eine andere feuergefährliche Substanz), eine Zündquelle (oder Hitze) und Sauerstoff (Luft). Diese Situation wird häufig als Dreieck dargestellt, deshalb die Bezeichnung „Explosionsdreieck“.

Eliminierung eines Elements des Explosionsdreiecks

In Anbetracht des Explosionsdreiecks können wir schlussfolgern, dass eines oder mehrere dieser drei Elemente eliminiert werden muss. Häufig ist es nicht möglich, die feuergefährliche Substanz zu beseitigen, weshalb es erforderlich ist den Sauerstoff (Luft) oder die Zündquelle zu eliminieren. In nahezu allen Situationen ist es nicht möglich die Luft zu eliminieren. Als praktischste Lösung gilt es
demzufolge, die Zündquelle, sprich Funken oder Hitze, zu eliminieren.

Im Fall der elektrischen Kalibriergeräte können spezielle Bauarten für den Gebrauch in Gefahrenbereichen zur Anwendung kommen. Es gibt viele unterschiedliche Arten elektrische Geräte für den Gebrauch in Gefahrenbereichen zu konzipieren. Dieses Thema werden wir später behandeln.
Kalibriergeräte werden oftmals so konzipiert, dass diese nicht ausreichend Energie abgeben können, um als Zündquelle zu agieren, sprich Funken oder Hitze abzugeben.

Kurzgefasster Werdegang der Gefahrenbereiche

Einige der ersten Gefahrenbereiche wurden in alten Kohlebergwerken entdeckt. In jenen Fällen stellten sowohl der Kohlenstaub als auch das absorbierte Methan, die als feuergefährliche Substanzen gelten, Gefahrenbereiche dar. Die Beleuchtung in alten Kohlebergwerken erfolgte mithilfe von Kerzen und Fackeln, die eine Zündquelle darstellten. Dies führte zu zahlreichen Unfällen.

Später, als die Minenarbeiter begannen elektrische Geräte zu benutzen (Beleuchtung, Werkzeug etc.), kam es zu vielen Unfällen durch Funken- oder Hitzebildung. Schlussendlich wurden Designvorgaben erarbeitet, um die Konzipierung elektrischer Geräte dahingehend zu leiten, dass es nicht zu Funken- bzw. Hitzebildung kommen kann. Die ersten „eigensicheren“ elektrischen Geräte waren geboren und der Grundstein für die Entwicklung der Richtlinien für Geräte, die heutzutage in Gefahrenbereichen benutzt werden, war gelegt.

Typische Industriebranchen mit Gefahrenbereichen

Es gibt viele Industriesektoren mit Gefahrenbereichen. Manche Werke weisen großräumige Gefahrenbereiche auf, wohingegen in anderen nur kleine Abschnitte als Gefahrenbereiche eingestuft werden. Zu den typischen Industriebranchen mit Gefahrenbereichen zählen die chemische und petrochemische Industrie, die Off- und Onshore-Anlagen der Öl- und Gasindustrie, die Pharmaindustrie, die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Kraftwerke, Lackierereien und Bergwerke.

Da es sich bei feuergefährlichen Substanzen sowohl um Flüssigkeiten, als auch um Gase, Dämpfe oder Staub handeln kann, gibt es überraschend viele unterschiedliche Industriezweige, die über Gefahrenbereiche verfügen können, wo diese Substanzen während des normalen Betriebs oder auch bei Stillstand vorhanden sein können. Sogar manche augenscheinlich sichere Industriezweige können über Gefahrenbereiche verfügen.

In Werken müssen alle als gefährlich eingestuften Bereiche deutlich sichtbar mit dem Ex-Logo gekennzeichnet sein:

Feuergefährliche und brennbare Flüssigkeiten

Häufig gibt es Diskussionen um feuergefährliche und brennbare Flüssigkeiten. Worum handelt es sich hierbei genau? Grob gesprochen handelt es sich um Flüssigkeiten, die brennen können. Flüssigkeiten wie Benzin, Dieselkraftstoff, viele Lösungsmittel, Reinigungsmittel, Lacke, Chemikalien usw. Einige dieser Flüssigkeiten sind auf vielen Arbeitsplätzen vorhanden.

Auch über die Aspekte Flammpunkt und Selbstentzündungstemperatur wird häufig diskutiert. Der Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur einer Flüssigkeit, bei welcher diese ausreichend Dampf erzeugt, um zusammen mit Luft ein entflammbares Gemisch zu bilden. Im Beisein eines Funkens oder ausreichend Hitze kommt es zur Entzündung. Die Selbstentzündungstemperatur ist die niedrigste Temperatur, bei welcher eine Flüssigkeit sich sogar ohne externe Zündquelle entzündet. In der Regel
weisen feuergefährliche und brennbare Flüssigkeiten eine Selbstentzündungstemperatur zwischen 300 °C und 550 °C auf. Dennoch gibt es auch Flüssigkeiten, die sehr geringe Selbstentzündungstemperaturen wie 200 °C oder weniger aufweisen.

Flüssigkeiten werden auf Grundlage ihres jeweiligen Flammpunkts als feuergefährlich oder brennbar eingestuft. Feuergefährliche Flüssigkeiten können sich bei normalen Arbeitstemperaturen entzünden, wohingegen brennbare Flüssigkeiten erst bei höheren Temperaturen entflammen. Der Temperaturgrenzwert liegt häufig bei 37,8 °C. Der Flammpunkt von feuergefährlichen Flüssigkeiten liegt unter 37,8 °C, der Flammpunkt brennbarer Flüssigkeiten darüber. Präziser ausgedrückt brennen nicht die feuergefährlichen und brennbaren Flüssigkeiten an sich, sondern deren Dämpfe. Noch präziser gesagt ist es das Gemisch bestehend aus den Dämpfen und Luft, das brennt. Zudem muss sich das Gemisch innerhalb bestimmter Konzentrationsgrenzwerte bewegen, damit es überhaupt brennen kann. Weist das Gemisch eine zu geringe Konzentration auf (zu mager) kann es nicht brennen; das gleiche trifft zu, wenn die Konzentration zu hoch ist (zu fett). Diese Grenzwerte sind bekannt als untere beziehungsweise obere Explosionsgrenze (UEG bzw. OEG).

Man sollte nicht vergessen, dass manche Flüssigkeiten einen ziemlich niedrigen Flammpunkt aufweisen. Der Flammpunkt von Benzin liegt beispielsweise bei –40 °C. Benzin generiert unter normalen Umgebungsbedingungen ausreichend Dampf, um zusammen mit Luft ein brennbares Gemisch zu bilden. Der Flammpunkt von brennbaren Flüssigkeiten liegt weit über normalen Umgebungsbedingungen, deshalb müssen solche Flüssigkeiten erhitzt werden, um sich zu entzünden.

Einige Beispiele für Flammpunkt und Selbstentzündungstemperaturen:

Verschiedene Schutztechniken

Wie bereits zuvor erwähnt, muss zur Vorbeugung von Explosionen eines der drei Elemente des Explosionsdreiecks eliminiert werden. In der Praxis ist es am sinnvollsten die Zündquelle zu beseitigen.

Bei elektrischen Geräten kommen unterschiedliche Techniken zum Einsatz, um diese sicherer für den Gebrauch in Gefahrenbereichen zu machen. Diese unterschiedlichen Techniken werden in zwei Hauptkategorien unterteilt: Beseitigung der Zündquelle (Exe, Exi) und Isolierung der Zündquelle (Exd, Exp, Exq, Exo, Exm).

Untenstehende Tabelle dient als kurze Erläuterung einige dieser unterschiedlichen Techniken bzw. Schutzarten:

In der Tabelle sind außerdem die Buchstaben ersichtlich, die der jeweiligen Geräteschutzart entsprechen. Ein eigensicheres Gerät wird beispielsweise mit dem Kürzel „Exi“ gekennzeichnet.

Eigensicher

Die Schutzart “Eigensicher“ (Exi) ist die am häufigsten benutzte Technik sowie auch die geeigneteste Schutzart für elektrische Kalibriergeräte. Eigensichere Geräte sind für alle Situationen geeignet, da solche Geräte nicht in der Lage sind ausreichend Energie zu generieren, um Funken oder übermäßig heiße Oberflächentemperaturen zu erzeugen; nicht einmal, wenn das Gerät defekt ist. Das Gerät ist für den eigensicheren Betrieb ausgelegt.

Innerhalb eines Exi-Geräts kann auch die Exm-Technik („Kapselung“) für bestimmte Gerätekomponenten (wie Batteriepakete) zur Anwendung kommen.

Freigabeschein für Arbeiten im Ex-Bereichen
(hot work permit)

Der Gebrauch von Kalibriergeräten ohne Ex-Schutz in Gefahrenbereichen ist möglich, hierfür ist jedoch eine spezielle Genehmigung des werkseigenen Sicherheitspersonals erforderlich. Häufig müssen zudem Sicherheitsvorrichtungen eingesetzt werden, wie persönliche tragbare Gasdetektoren,
die bei der Arbeit im Feld verpflichtend sind.

Der Einsatz von geeigneten Ex-Geräten ist einfacher, da hierfür keine speziellen Genehmigungen erforderlich sind. Selbstverständlich muss das jeweilige Ex-Kalibriergerät für den entsprechenden Gefahrenbereich, in welchen dieses eingebracht wird, geeignet
sein.

Lesen Sie mehr dazu in dem White Paper, das Sie herunterladen können

 
Weitere Themen im White Paper sind:

• Internationale / nordamerikanische Bestimmungen und Unterschiede
• Internationale IEC-Normen, IECEx-Programm und ATEX-Richtlinie
• Gefahrenbereichklassifizierung
• Produktkategorie und Betriebsmittelschutzgrad (EPL)
• Geräteklassifizierung
• Temperaturklasse
• Unterschiede zu den nordamerikanischen Bestimmungen Sektoren
• Explosionsgruppe
• Umgebungsbedingungen
• Beispiel für die Kennzeichnung eines gasexplosionsgeschützten Gerätes

Klicken Sie das untenstehende Bild an, um das kostenlose White Paper herunterzuladen:

Der neue Kalibrator MC6-Ex für explosionsgefährdete Bereiche

“Last, but not least”: Wir haben vor Kurzem den MC6-Ex vorgestellt; einen neuen Kalibrator und Kommunikator, welcher in jeder Ex-Zone/-Division eingesetzt werden kann. Obwohl dieses ein Ex-Kalibrator ist, gibt es keine Kompromisse, wie diese normalerweise von Ex-Kalibratoren bekannt sind.

Gehen Sie auf die Produktseite des MC6-Ex innerhalb der Beamex-Internetseiten:
Beamex MC6-Ex

Und so sieht er aus:

Originaler Blog Post: Calibration in a hazardous area
Veröffentlich: 31.10.2017
Verfasst durch Heikki Laurila.