Ein umfassender Leitfaden zum Verständnis von ATEX in der Fertigung

ATEX ist die Abkürzung für „Atmosphères Explosibles“. Die Reihe der ATEX-Richtlinien und -Normen ist die EWG-Referenz für den Schutz vor Explosionsgefahren in Gegenwart von brennbaren Gasen und/oder Stäuben. Eine explosionsfähige Atmosphäre kann brennbare Gase, Nebel, Dämpfe oder brennbare Stoffe enthalten. Ist die Konzentration dieser Stoffe hoch genug, kann es in Verbindung mit Luft und einer Zündquelle zu einer Explosion kommen.

WIE EXPLODIEREN GAS UND STAUB?

Die notwendigen Bedingungen für eine Explosion oder einen Brand sind die folgenden:

1. Das Vorhandensein einer brennbaren Substanz;
2. Sauerstoff;
3. Eine Zündquelle.

Beispiele für Zündquellen sind heiße Oberflächen, offenes Feuer, elektrische Funken, elektrostatische Entladungen und Funken von Schleifarbeiten, Schneidarbeiten, elektrischen Schweißgeräten und Punktschweißmaschinen (siehe auch Anhang).

Flexible Verbindungen und flexible Stutzen benötigen keine ATEX-Bescheinigung: Sie haben keine Energiequelle und übertragen keine Energie. Die Produkte bestehen in der Regel aus Kunststoff, und diese Gruppe von Materialien sind natürliche Isolatoren.

Isolatoren zeichnen sich durch einen hohen Oberflächenwiderstand (1013 - 1018 Ω) aus.

Das bedeutet, dass sie schlechte elektrische Leiter sind. Wenn (statische) Elektrizität nicht abfließen kann, entsteht eine elektrostatische Aufladung. Diese Ansammlung von Ladung kann eine Zündquelle sein. Sobald eine ausreichende Ladung vorhanden ist, kommt es zu einer Entladung durch Überschlag. Aus diesem Grund werden in explosionsgefährdeten Umgebungen nur Kunststoffe mit einem geringeren Oberflächenwiderstand (≤ 2,5 · 1011 Ω) verwendet.

WELCHE STOFFE SIND BRENNBAR?

Für die Konzentration von brennbaren Stoffen (Gas oder Staub) in der Atmosphäre gibt es Ober- und Untergrenzen, die die Wahrscheinlichkeit einer Explosion bestimmen. Die Größe der Partikel spielt eine grundlegende Rolle, insbesondere bei Staub. Deshalb werden die Stoffe in den ATEX-Richtlinien nach ihrer Zündempfindlichkeit klassifiziert.

GAS UND DAMPF

Gase und Dämpfe treten in der Petrochemie, der Getränkeindustrie, der Kräuterindustrie, an Tankstellen/Kraftstoffvertriebsstellen, bei der Herstellung von Farben, bei Waschvorgängen mit Reinigungsmitteln, in der chemischen und Metallindustrie, im Bergbau und bei der Erzeugung von Bioenergie auf.

Propan, Ethylen und Sauerstoff sind Beispiele, aber auch Gase, die bei der Verdampfung von organischen Flüssigkeiten wie Alkohol, Kohlenwasserstoffen, Aceton, Xylol, Terpentin, Schmieröl usw. entstehen, sind brennbar. Gase und Dämpfe werden wie folgt eingeteilt:

1. IIA umfasst Propan, Butan und Kerosin;
2. IIB umfasst Ethylen, Schwefelwasserstoff und Ethylether;
3. IIC umfasst Wasserstoff, Acetylen und Schwefelkohlenstoff.

FESTER STAUB

Staub entsteht häufig bei Transport, Umschlag und/oder Verbringung. In allen Arbeitsumgebungen, in denen brennbare Stäube vorkommen oder in denen Staub in geschlossenen Räumen freigesetzt wird, besteht die Gefahr einer Staubexplosion. Beispiele für Unternehmen, in denen Staubexplosionen auftreten können, sind:

• Getreideumschlagsunternehmen;
• Molkereien;
• Zuckerfabriken;
• Mischfutterhersteller;
• Papierverarbeitungsunternehmen;
• Möbelfabriken;
• Recycling-Unternehmen;
• Unternehmen der Kunststoffverarbeitung.

Beispiele für brennbares Material sind: Getreideprodukte, Mehl, Stärke, Zucker, Holzstaub, tierische Fette, Leichtmetalle, Kohle, Kunststoff und Textilien. Jedes brennbare Material hat Eigenschaften, die bei der Auswahl explosionsgeschützter Geräte wichtig sind, wie z. B.:

- Die zutreffende Stoffgruppe (IIIA, IIIB oder IIIC):

IIIA = brennbare Flugblätter mit Staubpartikeln > 0,5 mm

IIIC = electrically non-conductive dusts with a diameter < 0.5 mm

IIIC = electrically conductive dusts with a diameter < 0.5 mm

- Zündtemperatur (Temperatur, bei der eine Staubwolke gezündet wird)

- Schweltemperatur oder Glimmtemperatur (Temperatur, bei der eine 5 mm dicke Staubschicht schwelt). Beispiel: Braunkohle, Staubgruppe IIIC, Entzündungstemperatur 380 ºC, Glimmtemperatur 225 ºC.

Staub wird auch nach dem Grad der Explosionsintensität eingeteilt, der Staubexplosionskonstante Kst. Dazu gehören Geschwindigkeit und Volumenzunahme.

Auf der Staubex-Website steht eine Online-Datenbank zur Verfügung, in der die Verbrennungs- und Explosionsmerkmale einer großen Anzahl von Stäuben gesammelt sind: Staubex-Datenbank.

ATEX - RECHTSVORSCHRIFTEN

Die ATEX-Richtlinien schreiben Sicherheitsgrundsätze vor, die von Herstellern und Anwendern eingehalten werden müssen. Dies betrifft die folgenden Richtlinien:

1. Richtlinie 99/92/EG (früher bekannt als ATEX 118a oder 137) über Mindestvorschriften zur Verbesserung der Sicherheit und des Gesundheitsschutzes von Personen, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können. Verbindlich seit dem 1.7.2003. Die Richtlinie richtet sich nicht an Hersteller oder Lieferanten von Geräten, sondern ausschließlich an Arbeitgeber.

2. Richtlinie 94/9/EG (früher bekannt als ATEX 100a oder 95) über die Anwendung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Verbindlich seit dem 1.7.2003. Diese Richtlinie richtet sich in erster Linie an Hersteller von Geräten, die diese auf dem Markt verkaufen.

Letztere wurde mit Wirkung vom 20. April 2016 durch die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU ersetzt.

Die ATEX-Richtlinien gelten für Europa, es gibt jedoch auch andere, ähnliche Brand- und Explosionsschutzvorschriften, wie IEEx und HazLoc.

HazLoc und die entsprechende Produktzertifizierung sind für die USA und Kanada bestimmt. IECEx bezieht sich auf den Rest der Welt: insbesondere Australien, Neuseeland und China.

RISIKOZONEN

Explosionsgefährdete Bereiche werden nach der Häufigkeit und Dauer des Vorhandenseins von explosiven Gasen oder Stäuben eingeteilt. Bei Staub werden nicht nur fließende Stäube, sondern auch Staubschichten und Ansammlungen brennbarer Stäube berücksichtigt, unabhängig davon, ob sie zu Staubwolken aufgewirbelt werden oder nicht. Alle Arten sind in dieser Klassifizierung enthalten. Es werden die folgenden Gefahrenzonen unterschieden (Gase und feste Stäube):

Die Höhe der Anforderungen an Geräte und Maschinen hängt daher von der jeweiligen Kategorie ab.

Kategorie 1 ist die strengste Klasse:

Geräte dieser Kategorie können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen mehr oder weniger ständig eine explosionsfähige Mischung vorhanden ist: Zone 0 oder 20 (natürlich können sie auch in anderen Zonen eingesetzt werden).

Daher müssen Zündquellen auch in extremen Fehlersituationen vermieden werden. Geräte der Kategorie 1 müssen von speziell qualifizierten Institutionen (sogenannten benannten Stellen) geprüft werden.

Kategorie 2 ist für Zone 1 oder 21:

Hier sind die Anforderungen etwas weniger streng. Elektrische Geräte müssen weiterhin von einer benannten Stelle geprüft werden. Bei mechanischen Geräten kann der Hersteller die Prüfung selbst durchführen, die entsprechenden Unterlagen müssen jedoch einer benannten Stelle vorgelegt werden.

Kategorie 3 ist die am wenigsten strenge Zone: 2 oder 22:

Hier reicht es aus, nachzuweisen, dass bei normalem Gebrauch keine Zündquellen auftreten. Der Hersteller kann die Prüfung ohne die benannte Stelle durchführen.

ABKÜRZUNGEN UND SYMBOLE

ANHANG - DEFINITIONEN

- Explosionsgefahr: kann an allen betrieblichen Arbeitsplätzen auftreten, an denen brennbare und explosive Stoffe (Stäube und / oder Gase) verwendet werden.

- Explosion: ist ein plötzlicher starker Energieausbruch, der mit einem Druckaufbau (Welle) verbunden ist.

– Zündquellen: heiße Oberflächen, offenes Feuer, elektrische Funken, elektrostatische Entladungen und Funken von Schleifarbeiten, Schneidarbeiten, elektrischen Schweißgeräten und Punktschweißmaschinen.

- Staub: Staub ist ein fein verteilter Feststoff von beliebiger Form, Struktur und Dichte.

- Staubexplosion/Gasexplosion: Eine Staubexplosion/Gasexplosion ist eine schnell fortschreitende Verbrennung eines Gemisches aus brennbarem Staub/Gas mit Luft. Die Volumenausdehnung der durch die Verbrennung erhitzten Gase führt zu einem spürbaren Druckanstieg.

- Entflammbares/explosives Luftgemisch: Luftgemisch aus einem entflammbaren Produkt in flüchtiger Form (Gas, Dampf, Nebel, Staub, Fasern) in einem Verhältnis und unter Bedingungen, die eine Entzündung zur selbständigen Verbrennung des gesamten Gemisches ermöglichen. Wenn die Brandausbreitung in einem solchen Gemisch groß ist und mit einem Druckanstieg einhergeht, spricht man von einer explosionsfähigen Atmosphäre. Ist die Brandausbreitung in einem solchen Gemisch gering und erfolgt sie ohne Druckanstieg, spricht man von einer brennbaren Atmosphäre.

– Zonenklassifizierung: Explosionsfähige Atmosphäre, bestehend aus einem Gemisch aus brennbaren Stoffen in Form von Gas, Dampf oder Nebel mit Luft (Zone 0, 1 oder 2). Explosionsfähige Atmosphäre, bestehend aus einer Wolke aus brennbarem Staub in der Luft, einschließlich Ablagerungen, Schichten und Haufen brennbarer Stoffe (Zonen 20, 21 und 22).

– Explosionsfähige Atmosphäre: ein Gemisch aus Luft und brennbaren Stoffen in Form von Gasen, Dämpfen, Nebel oder Staub, in dem sich unter atmosphärischen Bedingungen und nach einer Zündung die Verbrennung auf das gesamte unverbrannte Gemisch ausbreitet.

MÖGLICHE ZÜNDQUELLEN