Elektrostatische Aufladung
Allgemeines
Bei der Förderung von Feststoffen und Flüssigkeiten durch aufladbare Rohre und Schläuche entsteht durch die Reibung des Fördergutes an der Schlauchwandung sowie durch die Reibung innerhalb des Mediums elektrostatische Aufladung (= Ladungstrennung). Daraus können insbesondere folgende Gefahren und Beeinträchtigungen resultieren:
- Auftreten zündfähiger Entladungen, die explosionsfähige Gemische aus Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben entzünden können.
- Unfallträchtiges Fehlverhalten infolge einer Schreckreaktion bei der Entladung über den menschlichen Körper.
- Prozessstörungen durch das Anhaften des Mediums an der Schlauchwandung.
- Störungen von Mess- und Regelgeräten.
Während Maßnahmen gegen die Gefahrenpunkte 2 bis 4 weitgehend vom jeweiligen Anwendungsfall abhängen, bestehen für die Beurteilung und Vermeidung von Zündgefahren durch elektrostatische Aufladungen entsprechende Vorschriften und technische Regeln.
Eine wichtige Schutzmaßnahme besteht darin, gefährliche elektrostatische Aufladungen bereits durch die Auswahl geeigneter Schläuche und deren fachgerechte Einbindung in das Gesamtsystem zu vermeiden bzw. sicher abzuleiten.
Unsere Produkte haben sich in der Praxis insbesondere aus folgenden Gründen bewährt:
- Möglichkeit zur Erdung des Schlauches über die gesamte Länge.
- Anschlüsse können beidseitig in die Erdung bzw. den Potenzialausgleich einbezogen werden.
- Der eingebettete Draht bietet eine große Kontaktfläche zum Kunststoff – im Gegensatz zu außen aufgesetzten Kupferlitzen.
- Die spiralförmige Konstruktion deckt einen größtmöglichen Teil der Schlauchoberfläche ab – im Gegensatz zu axial aufgesetzten Litzen.
- Je nach Anwendung stehen Schlauchtypen aus antistatischen bzw. ableitfähigen oder elektrisch leitfähigen Kunststoffen zur Verfügung
Regelwerke zur Vermeidung elektrostatischer Zündgefahren
Für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen ist in Deutschland heute insbesondere die TRGS 727 „Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“ relevant. Sie konkretisiert die Anforderungen der Gefahrstoffverordnung und enthält unter anderem Anforderungen an die Vermeidung elektrostatischer Zündgefahren sowie an Erdung und Potenzialausgleich.
Darüber hinaus existieren bzw. existierten für bestimmte Branchen und Anwendungen spezifische berufsgenossenschaftliche Regeln und Informationen. Einige dieser älteren Regelwerke sind inzwischen durch neuere DGUV-Regelwerke oder Technische Regeln ersetzt bzw. fortgeschrieben worden. Ihre grundlegenden sicherheitstechnischen Aussagen können für die Einordnung bestimmter Anwendungen weiterhin von Bedeutung sein.
BGR 730 – Brand- und Explosionsschutz an Anlagen zum Absaugen und Abscheiden von Holzstaub und -spänen
Die frühere berufsgenossenschaftliche Regel BGR 730 stellte Anforderungen an den Brand- und Explosionsschutz bei Anlagen zum Absaugen und Abscheiden von Holzstaub und -spänen.
Darin wurde unter anderem gefordert:
„Kunststoff-Flexschläuche müssen zur Ableitung statischer Elektrizität elektrisch leitfähig sein. Falls dies nicht der Fall ist, muss die eingearbeitete Stahlwendel elektrisch leitend mit dem Maschinenabsaugstutzen und dem fest verlegten Absaugrohr verbunden werden.“
Für die praktische Ausführung wurde seinerzeit auf die BGR 132 verwiesen. Die Anforderungen zur Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen werden heute insbesondere durch die TRGS 727 konkretisiert.
BGR 739 – Holzstaub: Handhabung und sicheres Arbeiten
Auch die frühere berufsgenossenschaftliche Regel BGR 739 enthielt Anforderungen an die sichere Handhabung von Holzstaub.
Darin hieß es unter anderem:
„Die Rohrleitungen müssen vom Maschinenstutzen bis zur Sammelrohrleitung elektrisch leitend verbunden sein.“
Für die praktische Ausführung wurde ebenfalls auf die damalige BGR 132 verwiesen. Bei der heutigen Beurteilung elektrostatischer Zündgefahren sind die aktuellen gesetzlichen und technischen Regelwerke, insbesondere die TRGS 727, zu berücksichtigen.
BIA-Anforderungen für Industriestaubsauger und Entstauber
Auch für Industriestaubsauger und Entstauber wurden Anforderungen zur Vermeidung elektrostatischer Aufladungen formuliert. In den früheren BIA-Vorgaben hieß es unter anderem:
„Die Erdung der leitfähigen Zubehörteile ist sicherzustellen. Alle leitfähigen Teile des Gerätes (einschließlich des Zubehörs) müssen elektrostatisch geerdet sein …“
Das frühere Berufsgenossenschaftliche Institut für Arbeitssicherheit (BIA) ist heute im Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) aufgegangen. Für die Beurteilung konkreter Anwendungen sind daher die jeweils aktuellen Regelwerke und DGUV-Informationen heranzuziehen.
ATEX-Richtlinie 2014/34/EU
Die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU regelt das Inverkehrbringen von Geräten und Schutzsystemen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Sie gilt seit dem 20. April 2016 und ersetzt die frühere Richtlinie 94/9/EG.
Die Richtlinie gilt insbesondere für:
- Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen,
- bestimmte Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen sowie
- Komponenten, die zum Einbau in entsprechende Geräte und Schutzsysteme vorgesehen sind.
Innerhalb der Gerätegruppe II unterscheidet die ATEX-Richtlinie drei Gerätekategorien mit unterschiedlichen Schutzniveaus:
- Kategorie 1: Eine explosive Umgebung ist ständig vorhanden.
- Kategorie 2: Das Entstehen einer explosiven Umgebung ist wahrscheinlich.
- Kategorie 3: Das Entstehen einer explosiven Umgebung ist unwahrscheinlich, doch es kann für kurze Zeit eine solche vorhanden sein.
Welche Geräte und Schutzmaßnahmen erforderlich sind, hängt von der jeweiligen Anwendung, dem explosionsgefährdeten Bereich und der zugrunde liegenden Gefährdungsbeurteilung ab.
Explosionsgefährdete Bereiche und Zonen
Explosionsgefährdete Bereiche können abhängig von der Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre in Zonen eingeteilt werden.
Für Bereiche mit brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln werden die Zonen 0, 1 und 2 unterschieden:
- Zone 0: Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ist ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden.
- Zone 1: Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre kann sich im Normalbetrieb gelegentlich bilden.
- Zone 2: Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre tritt im Normalbetrieb normalerweise nicht auf. Wenn sie dennoch auftritt, dann nur selten und für kurze Zeit.
Für Bereiche mit brennbaren Stäuben werden entsprechend die Zonen 20, 21 und 22 unterschieden:
- Zone 20: Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub ist ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden.
- Zone 21: Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub kann sich im Normalbetrieb gelegentlich bilden.
- Zone 22: Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub tritt im Normalbetrieb normalerweise nicht auf. Wenn sie dennoch auftritt, dann nur selten und für kurze Zeit.
Die Auswahl geeigneter Geräte, Schutzsysteme und weiterer Betriebsmittel erfolgt auf Grundlage der jeweiligen Gefährdungsbeurteilung.
Was ist eine explosionsfähige Atmosphäre gemäß ATEX?
Im Sinne der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU ist eine explosionsfähige Atmosphäre ein Gemisch aus Luft und brennbaren Stoffen in Form von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter atmosphärischen Bedingungen, bei dem sich nach erfolgter Zündung die Verbrennung auf das gesamte unverbrannte Gemisch ausbreitet.
Ob eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann, hängt unter anderem von den vorhandenen Stoffen sowie den örtlichen und betrieblichen Bedingungen ab.
Wann ist die Richtlinie 2014/34/EU anwendbar?
| Analyse | Ergebnis | ||
|---|---|---|---|
| Geräte mit eigener potenzieller Zündquelle | Geräte, die in oder im Zusammenhang mit explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden sollen | Geräte, in denen eine bestimmungsgemäße interne explosionsfähige Atmosphäre vorhanden ist | Geräte, die in den Anwendungsbereich der Richtlinie ATEX 2014/34/EU fallen |
| Ja | Ja | Ja | Ja |
| Nein | Ja | Ja | Nein |
| Ja | Nein | Ja | Nein |
| Ja | Ja | Nein | Ja |
| Nein | Nein | Ja | Nein |
| Ja | Nein | Nein | Nein |
| Nein | Ja | Nein | Nein |
| Nein | Nein | Nein | Nein |
Die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU gilt nicht automatisch für jedes Produkt, das in einem explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt wird.
Sie erfasst insbesondere Geräte, die aufgrund eigener potenzieller Zündquellen eine Explosion verursachen können, Schutzsysteme sowie bestimmte Komponenten und Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen.
Unabhängig davon müssen bei der Verwendung von Arbeitsmitteln und Verbindungsvorrichtungen in explosionsgefährdeten Bereichen mögliche Zündgefahren im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung berücksichtigt werden.
Für die Auswahl und Verwendung von Schläuchen ist daher entscheidend, ob diese unter den konkreten Betriebsbedingungen sicher eingesetzt werden können und welche Anforderungen sich aus der jeweiligen Anwendung, den geförderten Medien und möglichen elektrostatischen Aufladungen ergeben.
Anwendung der ATEX-Richtlinie auf Norres Baggerman-Schläuche
Bei der Auswahl von Schläuchen für explosionsgefährdete Bereiche müssen mögliche elektrostatische Aufladungen und daraus resultierende Zündgefahren berücksichtigt werden.
Abhängig von Anwendung, Fördermedium, Schlauchaufbau und Einsatzbedingungen können unterschiedliche Anforderungen an die elektrostatischen Eigenschaften eines Schlauches bestehen.
Norres Baggerman bietet für entsprechende Anwendungen Schlauchlösungen mit unterschiedlichen elektrostatischen Eigenschaften an. Geeignete Produkte sind mit den jeweiligen Symbolen für antistatische bzw. ableitfähige (AS) oder elektrisch leitfähige (EC) Ausführungen gekennzeichnet.
Leitfähige Bestandteile wie Stützwendeln und Armaturen müssen entsprechend den für die jeweilige Anwendung geltenden Anforderungen geerdet bzw. in den Potenzialausgleich einbezogen werden.
Ob ein konkreter Schlauch für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, muss unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen, des Fördermediums, der Einbausituation sowie der Gefährdungsbeurteilung geprüft werden.
TRGS 727 – Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen
Die TRGS 727 „Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“ konkretisiert die Anforderungen der Gefahrstoffverordnung zur Vermeidung von Zündgefahren durch elektrostatische Aufladungen.
Sie ersetzt die frühere TRBS 2153 und basiert unter anderem auf Erkenntnissen der früheren BGR 132.
Die TRGS 727 unterscheidet hinsichtlich der Anforderungen an Rohre und Schläuche zwischen verschiedenen Anwendungen und Betriebsbedingungen. Entscheidend sind unter anderem die Eigenschaften des Fördermediums, der Wandaufbau des Schlauches, die verwendeten Materialien sowie die Wahrscheinlichkeit einer explosionsfähigen Atmosphäre.
Leitfähige Bestandteile wie Stützwendeln und Armaturen sind entsprechend den jeweiligen Vorgaben zu erden bzw. in den Potenzialausgleich einzubeziehen.
Pneumatischer Transport von Schüttgütern
Besondere Anforderungen gelten für den pneumatischen Transport brennbarer Schüttgüter.
Beim pneumatischen Transport brennbarer Schüttgüter mit Luft ist im Allgemeinen davon auszugehen, dass im Inneren der verwendeten Rohre und Schläuche durch Feinstaub eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann. Durch den Transportvorgang können gleichzeitig hohe elektrostatische Aufladungen entstehen.
Die TRGS 727 stellt daher besondere Anforderungen an den Wandaufbau sowie die elektrostatischen Eigenschaften der eingesetzten Rohre und Schläuche.
Zur Charakterisierung des Wandmaterials als leitfähig oder ableitfähig ist der Durchgangswiderstand bzw. spezifische Widerstand maßgeblich. Eine Charakterisierung allein anhand des Oberflächenwiderstands ist hierfür nicht zulässig.
Im Rahmen elektrostatischer Untersuchungen und Bewertungen in Zusammenarbeit mit einer Fachstelle für Explosionsschutz wurden Schläuche unterschiedlicher Bauart hinsichtlich ihres Einsatzes in explosionsgefährdeten Bereichen kategorisiert.
Die gutachtliche Stellungnahme finden Sie hier:
Wichtiger Hinweis:
Die Auswahl eines geeigneten Schlauches sowie die erforderlichen Maßnahmen zur Erdung und zum Potenzialausgleich sind immer unter Berücksichtigung der konkreten Anwendung und Betriebsbedingungen vorzunehmen.
Die Verantwortung für die Gefährdungsbeurteilung und die Festlegung der erforderlichen Schutzmaßnahmen liegt beim Betreiber der jeweiligen Anlage. Die Angaben auf dieser Seite ersetzen daher keine anwendungsbezogene Gefährdungsbeurteilung.