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Dienstag, 12 Mai 2020 10:00

Explosionsschutz in der Oberflächentechnik (Teil 2)

von Prof. Dr. W. Hasenpusch
Geschätzte Lesezeit: 5 - 9 Minuten
Der Explosionsschutz in Unternehmen mit explosionsfähigen Lösungsmitteln und Stäuben vollzieht sich in der Regel bestenfalls formal. Eigene Erfahrungen mit Explosionen verbleiben zumeist im Dunkeln, vor allem beim Ausbleiben größerer Schäden. Aber selbst die Ursachen großer Explosions-Unglücke gelangen allzu oft nicht an die Öffentlichkeit, zum Schaden der zahlreichen Unternehmen mit späteren analogen Katastrophen.
Aus versicherungstechnischen Gründen und Angst vor juristischen Konsequenzen und Imageschäden verbleiben Explosionsursachen trotz umfangreicher Bemühungen meistens im Verborgenen. Explosionsschutz ist mehr als das Befolgen von gesetzlichen und untergesetzlichen Vorschriften: es umfasst auch das Lernen aus Vorkommnissen, den Austausch entsprechender Erfahrungen sowie umfangreiche Schulungen, vor allem im Bereich des präventiven Explo­sionsschutzes.
 

3 Gesetzliche Regelungen des Explosionsschutzes

Neben den Europäischen Regelungen und nationalen Gesetzen besteht noch eine Reihe von untergesetzlichen Regelwerken, wie internationale Standards oder Europäische und Deutsche Normen.
 
Das Ex-Schutz-Dokument, das früher in der Betriebssicherheits-Verordnung zu suchen war, ist seit 2015 in der Gefahrstoff-Verordnung zu finden. Es ist bei Tätigkeit mit explosionsfähigen Stoffen, Gemischen und Erzeugnissen in Ex-Bereichen im Rahmen der Gefährdungs-Beurteilung mit zu berücksichtigen.
 

3.1 Europäische Regelwerke

Folie10Abb. 10: Kennzeichnung von Geräten für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen nach ATEX- Produktrichtlinie 2014/34/EUDie Europäische Kommission in Brüssel hat sowohl für Anlagenbauer [19] als auch für Produzenten [20] „ATEX-Richtlinien“ erstellt, die in harmonierter und aktualisierter Weise grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen im Explosionsschutz gewährleisten. ATEX leitet sich von der französischen Abkürzung für „ATmosphères Explosibles“ (Explosive Atmosphäre) ab.
 
Anlagen für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen sind von Geräteherstellern speziell zu kennzeichnen (Abb. 10) [19].
 
Die ATEX-Richtlinie für Anlagen-Betreiber stellt das zentrale Element für die Gefährdungsbeurteilung dar.
 
Arbeitgeber stehen mit ihren Führungskräften in der Pflicht, bereits vor der Verwendung von Anlagen, Arbeitsmitteln und Schutzsystemen in explosionsgefährdeter Atmosphäre mögliche Gefährdungen zu beurteilen und daraus notwendige und geeignete Schutzmaßnahmen abzuleiten. 
 
Das ist eine sehr verantwortungsvolle Aufgabe und in angemessener Form nicht immer leicht zu erledigen. Die Gefährdungsbeurteilung darf nur von fachkundigen Personen durchgeführt werden! Wenn diese in den Betrieben nicht zur Verfügung stehen, ist externe Unterstützung anzufordern. Die Berufsgenossenschaften verfügen über kompetente Sicherheits-Ingenieure und können dabei beratend zur Seite stehen.
 
Im Schutzmaßnahmen-Katalog festgelegte Beschlüsse müssen angemessen umgesetzt und regelmäßig auf ihre Wirksamkeit überprüft werden. Prüfinhalt, Prüffristen sowie auch Qualifikation der Prüfer sind in der Gefährdungsbeurteilung festzulegen. Die getroffenen Schutzmaßnahmen müssen mindestens dem Stand der Technik entsprechen. Gefährdungsbeurteilungen sind regelmäßig, vor allem aber bei wesentlichen Änderungen zu überprüfen.
 
Die Vorschriften der Europäischen ATEX-Richtlinien beschränken sich auf Mindestanforderungen, die durch die Mitgliedsstaaten umzusetzen sind. Dabei ist den im Jahre 2017 bestehenden 27 EU-Mitgliedsstaaten freigestellt, die Anforderungen auch noch zu verschärfen.
 

3.2 Nationale Regelungen

Folie11Abb. 11: Ex-Zonen-Einteilung am Beispiel einer Tank-Befüllung mit brennbarer Flüssigkeit aus einem TankfahrzeugDie Betriebsvorschriften für den Explosionsschutz sind in der seit Januar 2003 geltenden Betriebssicherheitsverordnung festgelegt, in der auch die ATEX-Betriebsrichtlinie 1999/92/EG in nationales deutsches Recht umgesetzt wurde. In Anlagen mit explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur Geräte nach der ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG verwendet werden. Es handelt sich dann um eine überwachungsbedürftige Anlage im Sinne des § 2 Nr. 30 des Produktsicherheitsgesetzes (ProdSG) sowie der Explosionsschutzprodukte-Verordnung, die 2016 an die Stelle der Explosionsschutz-Verordnung trat.
 
Die Betriebsvorschriften für den Explosionsschutz sind in der seit 2003 geltenden Betriebssicherheitsverordnung festgelegt, in der auch die ATEX-Betriebsrichtlinie 1999/92/EG in nationales deutsches Recht umgesetzt wurde. In Anlagen mit explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur Geräte nach der ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG verwendet werden. Es handelt sich dann um eine überwachungsbedürftige Anlage im Sinne des § 2 Nr. 30 des Produktsicherheitsgesetzes (ProdSG).
 
Der Umfang und die Art der betrieblichen Prüfungen vor erstmaliger Inbetriebnahme und wiederkehrende Prüfungen sowie die Anforderungen an die hierzu „Befähigten Personen“ sind in der Betriebssicherheits-Verordnung von 2015 und dem zugehörigen Technischen Regelwerk (TRBS) beschrieben.
 
Die Novellierung der Gefahrstoff-Verordnung, GefStoffV [21], aus dem Jahr 2016 befasst sich maßgeblich mit den nationalen Anforderungen für die Gefährdungsbeurteilung sowie den Schutzmaßnahmen gegen Brand- und Explosionsgefahren in Deutschland. Dabei wanderte auch das Ex-Schutz-Dokument mit den Zonen-Einteilungen von der Betriebssicherheitsverordnung in den Anhang der GefStoffV.
 
Folie12Abb. 12: Ex-Zonen-Einteilung am Beispiel eines Pulver-TanksAuch wenn die Form des Explosionsschutz-Dokumentes [22] nicht detailliert vorgeschrieben ist, so muss es neben den allgemeinen Anforderungen zur Gefährdungsbeurteilung doch mindestens Folgendes belegbar festhalten:
  • Ermittlung und Bewertung der Explosionsgefährdungen
  • Erarbeitung eines Explosionsschutz-Konzeptes
  • Erstellung eines Explosionsschutzzonen-Plans (Abb. 11, 12)
  • Aufstellung der Bereiche, für die Explosionsschutz-Maßnahmen etabliert wurden
  • Regelung der Zusammenarbeit mit verschiedenen Firmen
  • Art und Weise der Überprüfungen von Schutzmaßnahmen.
Für explosionsfähige Flüssigkeiten gelten die Gefährdungs-Abstufungen mit Zone 0, 1 und 2, für explosionsfähige Stäube entsprechend 20, 21 und 22. Dabei haben die Zonen folgende Bedeutung:
  • Zone 0 oder 20: ständige oder häufige Explosions-Gefährdung
  • Zone 1 oder 21: gelegentliche Explosions-Gefährdung
  • Zone 2 oder 22: seltene oder kurzzeitige Explosions-Gefährdung.
Weitere relevante Dokumente können zur Bewertung einer Explosionsgefahr hilfreich sein, wie Gefahrstoff-Kataster und Reaktions-Matrix, Liste explosionsgeschützter Geräte oder die betreffenden Alarm- und Gefahrenabwehrpläne.

3.3 Normen und Technische Regeln

Neben den gesetzlichen Vorschriften haben Normen-Verbände, Berufsgenossenschaften, Berufsverbände sowie das Bundesinnenministerium u. a. im Rahmen der untergesetzlichen Regelungen zahlreiche Umsetzungshilfen geschaffen. Daher stehen vielfältige Normen, technische Regelungen und Informations-Schriften zur Verfügung, die auf fachmännischen Erfahrungen beruhen. Diese hilfreichen Unterlagen erfahren daher auch immer wieder Anpassungen an den aktuellen Stand der Technik.
 
3.3.1 Normen zum Explosionsschutz
 
Der technisch-wissenschaftlich ausgerichtete „Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik, VDE“ in Deutschland stellt die am häufigsten benötigten, für den Explosionsschutz relevanten Sicherheitsnormen der Elektrotechnik zusammen. Auswahl und Aktualisierung erfolgen in enger Zusammenarbeit mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, PTB, sowie dem Arbeitskreis Explosionsschutz im Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie, ZVEI.
 
Diese Normen sind nicht nur für die Stellen von Bedeutung, die sich grundlegend mit technischen Sicherheits-Anforderungen sowie Prüfungen und Zertifizierungen im Explosionsschutz befassen, sondern auch für alle diejenigen, die Geräte und Komponenten zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen herstellen, in Verkehr bringen oder in Anlagen einsetzen [23].
 
Einige Beispiele seien nachstehend aufgeführt:
  • DIN EN 1127-1 Explosionsfähige Atmosphären, Explosionsschutz Teil 1, Grundlagen und Methodik
  • EN 13237 Begriffe für Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Räumen
  • EN 13463-1 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Grundlagen und Anforderungen
  • EN 13463-3 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Schutz durch druckfeste Kapselung „d“
  • EN 13463-5 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Schutz durch konstruktive Sicherheit „c“
  • EN 13463-6 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Schutz durch Zündquellenüberwachung „b“
  • EN 13463-8 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Schutz durch Flüssigkeitskapselung „k“
  • EN 14491 Schutzsysteme zur Druckentlastung von Staubexplosionen
  • EN 14797 Einrichtungen zur Explosionsdruckentlastung.
  • DIN EN 13980:2003-02 Sicherheitstechnische Grundsätze für explosionsgefährdete Bereiche und die Anwendung des Qualitätsmanagementsystems, ersetzt durch EN 80079-34
  • EN 80079-34: Explosionsgefährdete Bereiche – Teil 34: Anwendung von Qualitätsmanagementsystemen für die Herstellung von Geräten
  • EN 60079-0: Explosionsfähige Atmosphäre – Teil 0: Geräte – Allgemeine Anforderungen
3.3.2 Technische Regeln zum Explosionsschutz
 
Folie13Abb. 13: Fließ-Diagramm als methodischer Ansatz zum Explosionsschutz (Bild: Rainer Sielker)Technische Regeln sind Empfehlungen und technische Vorschläge, vornehmlich auf dem Gebiet des Arbeits- und Gesundheitsschutzes, die einen Weg zur Einhaltung eines Gesetzes, einer Verordnung, eines technischen Ablaufes präzisieren. Obwohl sie selbst keinen Charakter gesetzlicher Vorschriften besitzen, beschreiben sie doch den derzeitigen „Stand der Technik“, wie in vielen Gesetzen gefordert.
 
Bei Einhaltung dieser Empfehlungen, gehen Gesetzgeber und Gewerbeaufsicht in der Regel davon aus, dass Verfahren und Anlagen ordnungsgemäß betrieben werden. Im Fall eines Unfalls kann der Arbeitgeber nachweisen, dass ihm keine Fahrlässigkeit vorzuwerfen ist [24].
 
Einige relevante Technische Regeln zur Betriebssicherheit, TRBS, und im Umgang mit Gefahrstoffen, TRGS, seien nachstehend beispielhaft zitiert:
  • TRBS 2152 Teil 4: Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes, welche die Auswirkung einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken
  • TRBS 1111: Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnische Bewertung
  • TRBS 1112 Teil 1: Explosionsgefährdungen bei und durch Instandsetzungsarbeiten – Beurteilungen und Schutzmaßnahmen
  • TRBS 1201 Teil 1: Prüfung von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen und Überprüfung von Arbeitsplätzen in explosionsgefährdeten Bereichen
  • TRGS 2152/ TRGS 720: Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre, Teil 1–4
  • TRGS 721: Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Teil 1: Beurteilung der Explosionsgefährdung 
  • TRGS 722: Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Teil 2: Vermeidung oder Einschränkung der Bildung 
  • Explosionsschutz-Regeln (EX-RL) DGUV Regel 113–001
Ergänzend sind Schutzmaßnahmen gegen physikalisch-chemische Einwirkungen, insbesondere gegen Brand- und Explosionsgefahren zu treffen. Gefährdungen durch explosionsfähige Stoffe, Zubereitungen und Erzeugnisse entstehen auch durch explosionsfähige Reaktionssysteme, z. B. Zerfall von Acetylen, physikalische Explosionen, wie beispielsweise durch Einleiten hochschmelzender Metallschmelzen in Wasser, und inkompatible Systeme, Stoffe, die nicht zusammentreffen dürfen, wie Kupfer und Acetylen [25].
 

3.4 Ex-Schutz-Dokument

Einige grundlegende Betrachtungen zum Ex-Schutz-Dokument enthält bereits Kapitel 3.2 „Nationale Regelungen“. Die Novellierung der Betriebssicherheitsverordnung aus dem Jahr 2015 soll vereinfachen, Rechtssicherheit schaffen und gleichzeitig den Schutz der Beschäftigten verbessern. Hierzu wurden Doppelregelungen beseitigt und konkrete Prüfvorschriften formuliert. Zu den wichtigen Änderungen zählen [26]:
  1. die Aufnahme überwachungsbedürftiger Anlagen in die Gefährdungs-Beurteilung
  2. konkrete Prüfvorschriften in den Anhängen 2 und 3
  3. ausschließliche Regelung der materiellen Anforderungen zum Brand- und Explosionsschutz in der Gefahrstoff-Verordnung.
Explosionsschutz-Dokumente haben betroffene Arbeitgeber unabhängig von der Zahl der Beschäftigten zu erstellen und auf dem letzten Stand zu halten.
 
Zur Erstellung des Explosionsschutz-Dokuments wird die Explosions-Gefährdung ermittelt und einer fachmännischen Bewertung unterzogen. Das Bewertungs-Team legt die erforderlichen Maßnahmen und Vorkehrungen fest, um die Ziele des Explosionsschutzes zu erreichen. Die explosionsgefährdeten Bereiche werden in entsprechende Zonen eingeteilt, die Einteilung wird in einem Ex-Zonenplan festgehalten und dokumentiert. Die Gefährdungs-Beurteilung der Bereiche ist wesentlicher Bestandteil des Ex-Schutzdokuments. Das Ex-Schutzdokument ist vor der Aufnahme der Arbeiten zu erstellen und auf dem neuesten Stand zu halten [27].
 
Eine systematische Hilfe für die Notwendigkeit eines Explosionsschutzes ist das Ablauf-Diagramm [28] nach Rainer Sielker (Abb. 13).-wird fortgesetzt-
 
 

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  • Ausgabe: 5
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Prof. Dr. W. Hasenpusch, Universität Siegen, Siegen 

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